Адронный коллайдер наоборот

Самый маленький ускоритель частиц поможет политехникам и их китайским партнерам позаботиться о мировой безопасности

Совместная российско-китайская лаборатория радиационного и инспекционного контроля открылась в Томском политехническом университете. На основе разработанного учеными вуза бетатрона — самого маленького ускорителя частиц в мире — ТПУ и китайская компания PowerScan Company будут создавать «штучные» досмотровые комплексы для аэропортов, таможен и других охраняемых объектов.

Рентген, распознающий органику

— Вот отсюда идет рентгеновское излучение от бетатрона, — показывает на железную арку, которая представляет собой учебно-исследовательский инспекционно-досмотровый комплекс (ИДК), Сергей Чахлов, зав. лабораторией технической томографии и интроскопии ИНК ТПУ. — Излучение попадает на линейку детекторов, они регистрируют его импульсы и выдают на компьютер сечение просвеченного объекта. Из десятков таких сечений получается рентгеновское изображение, теневая картинка объекта.

В роли «объекта», который проходил досмотровый контроль, в лаборатории ТПУ выступил грузопассажирский автомобиль. С помощью металлической лебедки его протянули через досмотровую систему, и через минуту мы видели на мониторе компьютера изображение просвеченного насквозь автомобиля. При этом политехники могут не только получить теневое изображение содержимого машины, но и определить, какого типа грузы в нем находятся.

— В прошлом на этом ИДК мы начали тестировать метод дуальной энергии — он позволяет распознавать материалы, которые находятся внутри проверяемых объектов. Другими словами, мы можем определить, какой тип груза перевозится: органика это или нет. Можно распознать наркотики или взрывчатые вещества, — объясняет Сергей Чахлов.

С китайской компанией PowerScan, которая выступила партнером лаборатории, ТПУ сотрудничает уже три года. И, как отметила на открытии управляющий директор компании Сун Сяомин, за это время с помощью разработок ученых вуза PowerScan Company, которая производит досмотровое оборудование, значительно улучшила качество своей продукции.

— Ваши бетатроны мы используем в наших досмотровых комплексах как основную часть этой системы, — сказала Сун Сяомин. — Эта технология значительно улучшила надежность наших систем. Открытие совместной лаборатории выгодно для обеих сторон. Вместе мы будем открывать наиболее современные технологии, которые будут обеспечивать безопасность по всему миру.

Достаточно нажать одну кнопку

Томский политехнический университет является монополистом производства бетатронов уже более полувека. Разработав ускоритель электронов в начале 1940-х годов, политехники до сих пор являются единственными их производителями во всем мире. Сейчас досмотровые комплексы на основе бетатронов работают во многих странах: Италии, Польше, Германии, США, Новой Зеландии, Австралии, Малайзии, Китае. Использовались они и во время Олимпийских игр в Сочи.

— Такие комплексы очень важны на таможне, при въезде в закрытые города, — рассказывает директор Института неразрушающего контроля ТПУ Валерий Бориков. — Проблемы с безопасностью существуют во всем мире, поэтому мы должны выйти на международный рынок. И выходом туда является компания PowerScan, которая работает в этой области в Китае и в азиатском регионе.

Как рассказал Олег Ахмеджанов, начальник производственного отдела Института неразрушающего контроля ТПУ, у бетатронов есть всего один конкурент — линейный ускоритель, и в работе он значительно уступает изобретению политехников.

— На сегодняшний день существуют две технологии, на основе которых работают досмотровые системы, — это линейный ускоритель и бетатрон. Два этих объекта конкурируют в мире, — говорит Олег Ахмеджанов. — Преимущество бетатрона по сравнению с линейным ускорителем заключается в более простой работе для оператора. Фактически таможенник может нажимать две кнопки — включить и выключить. Кроме того, — говорит он, — бетатрон требует гораздо меньшей защиты от радиации, чем линейные ускорители, поэтому и его влияние на окружающую среду минимально. Также это устройство безопасно и для человека. Ученые постоянно проводят радиационные измерения и следят, чтобы они не превышали допустимого уровня.

— Преимущество бетатрона в том, что он дешевле своего единственного конкурента — линейного ускорителя, — раза в три, и он более компактный, то есть можно делать меньших размеров мобильные установки, — продолжает описывать характеристики изобретений политехников зав.лабораторией Сергей Чахлов. — Кроме того, маленький фокус бетатронов позволяет увидеть более мелкие детали. Особенно это важно для томографии. Сейчас как раз такая установка делается для томографии.

Штучные заказы и постдоки из Китая

Частицы внутри бетатрона, разгоняясь, а потом резко замедляясь, дают эффект рентгеновского снимка. Рентген, полученный на томских ускорителях, может просвечивать сталь толщиной до 30 сантиметров, поэтому его применяют и для контроля литья или сварных швов на трубах большого диаметра. Широкий спектр действия установки позволяет политехникам производить «штучные» системы на заказ. Это и будет одним из направлений деятельности российско-китайской лаборатории.

— В этой лаборатории мы будем получать неоценимый опыт работы ускорителей на инспекционно-досмотровых комплексах. Наши специалисты будут вникать во все проблемы, которые возникают у заказчиков. Потому что все комплексы — это достаточно сложные объекты и требуют хорошего технического обеспечения. <…> Каждый бетатрон — штучная вещь, он индивидуально настраивается, это сложный прибор, — говорит Олег Ахмеджанов, начальник производственного отдела. Стороны планируют, что разработками в новой лаборатории будут заниматься в том числе и молодые ученые — постдоки из России и Китая.

«Мы планируем, что открытие совместной лаборатории позволит более интенсивно обмениваться постдоками, чтобы они проходили тут стажировку, набирались опыта», — говорит Олег Ахмеджанов.

Сун Сяомин, в свою очередь, отметила, что сейчас уже несколько студентов из Китая учатся в Институте неразрушающего контроля. «И мы надеемся, что они тут будут получать докторские и кандидатские степени», — сказала Сун Сяомин.