Участники научно-технологической программы «Большие вызовы» работают над упрощением процесса изготовления блока детектирования ионизирующего излучения. Основным его компонентом является сцинтиллятор, который реагирует на радиацию. Это оборудование используется для измерения уровня радиации на атомных станциях, ледоколах, подводных лодках и других объектах, где есть необходимость измерять радиацию. Сейчас такие приборы производят на высокотехнологичных станках, и это многоэтапный сложный процесс. С целью освоения новых производственных технологий атомная энергетика, как и многие другие отрасли промышленности, начала развивать аддитивные технологии производства. Этот способ отвечает всем требованиям качества и безопасности и при этом позволяет существенно сократить время производства. Над разработкой трудятся школьники на направлении «Передовые производственные технологии».
Сцинтилляционные блоки детектирования предназначены для атомных станций и ледоколов, подводных лодок, предприятий ядерно-топливного цикла – везде, где используют атомные реакторы и источники ионизирующего излучения.
Сцинтилляторы – это вещества, которые под воздействием радиации начинает светиться. И чем интенсивнее и дольше, тем сильнее уровень радиации. На основе этого эффекта и построен типовой сцинтилляционный блок детектирования. Гамма-излучение попадает в вещество сцинтиллятора, в результате чего в нем происходит вспышка, т.е. появляются фотоны малой энергии – по сути свет. Эти фотоны попадают в фото-электронный умножитель. Там фотон выбивает из фотокатода электрон, который совершает свое путешествие по динодам, попутно увеличиваясь в своем количестве. И на выходе большая волна электронов вызывает измеримое напряжение. Какими бы технологиями не изготавливали сцинтилляционные блоки детектирования, принцип их действия останется неизменным. Но при этом, современные технологии, например аддитивные, позволят сократить в будущем срок изготовления и снизить стоимость таких блоков. Уже сейчас в «Росатоме» ведутся работы по применению аддитивных технологий при изготовлении различных узлов и деталей блоков детектирования.
В рамках работы над проектом команда школьников совместно с экспертами Госкорпорации «Росатом» сформировала идею об упрощении процесса изготовления самого сцинтиллятора из полимеров с использованием фотополимерной печати на 3D-принтерах, а также разработала концепцию применения аддитивных технологий на других этапах изготовления.
На программе будут построены трехмерные модели макетов составных узлов и разработана конструкция соединяющих элементов с учетом требования к изготовлению прототипов методом аддитивных технологий.
«Атомная энергетика непрерывно развивается, и чтобы атом оставался “мирным”, нужно продолжать вести разработки устройств для контроля ионизирующего излучения и пересмотреть концепцию их конструирования. Механизм нашего прототипа показывает, что в будущем прогрессивные аддитивные технологии смогут заменить текущие. У ребят сложная работа, но они движутся в нужном направлении. После “Больших вызовов” мы предоставим все наработки по изготовлению сцинтиллятора в химико-технологический отдел, изучающий новые материалы и интересующийся нашей темой. И если эксперименты покажут положительный результат, то после всех испытаний идея станет применяться на действующих предприятиях атомной промышленности», – рассказал руководитель проекта, заместитель начальника конструкторского отдела АО «СНИИП» Госкорпорации «Росатом» Алексей Королев.
В начале проекта ребята тщательно изучили принципы конструирования блоков детектирования ионизирующего излучения, а также состав инженерного пластика, из которого предполагается печатать прибор.
«Я выбрал этот проект, потому что мне интересно, как можно решить проблему блока детектирования с помощью современных технологий. Сейчас часть узлов блока детектирования делают на токарном станке, и часть материала уходит в стружку. Ее можно сберечь с помощью аддитивных технологий печати на 3D-принтере, где потери будут минимальны. В дальнейшем это станет выгодно всем производствам, связанным с предприятиями ядерно-топливного цикла. Я учусь в “НОВАТЭК-классе” и прошел на «Большие вызовы» впервые. В будущем хочу подписать контракт с ПАО «НОВАТЭК», Госкорпорацией «Росатом» и связать жизнь с добычей нефти, газа или других природных материалов», – поделился школьник из Новокуйбышевска Самарской области Захар Самородов.
Дания Газизова из Казани три года назад увлеклась сферой, связанной с деятельностью электростанций, предприятий нефте- и газопромышленности.
«В своей школе я занимаюсь проектами, связанными с моими интересами. Например, трудилась над разработкой водородного двигателя, где вода распадается на чистый водород, который потом можно использовать. С помощью нашего исследования можно повысить качество продукции, что будет хорошо для производителей и покупателей. Не нужно будет тратить так много сил и энергии. В команде я изучаю теорию, работаю с 3D-моделями и занимаюсь презентацией проекта», – рассказала ученица инженерного лицея Казани Дания Газизова.
На итоговой защите команда представит концепт-макет устройства, выполненный методом аддитивных, то есть 3D-технологий. Предприятия, которые решат использовать их идею (или хотя бы часть), смогут подстраивать ее под свою доступную технологию, например, литье и фрезеровку.
Больше информации о программе «Большие вызовы» смотрите на сайте bigchallenges.ru.
