Ядерный отпечаток

Дактилоскопия для контейнеров с ядерными материалами и отходами

ЯДЕРНАЯ КОНТРАБАНДА… ЗВУЧИТ ПУГАЮЩЕ, НО КАК-ТО ДАЛЕКОВАТО ОТ ОБЫЧНОГО ЧЕЛОВЕКА. И ДАЖЕ НЕ ВЕРИТСЯ, КАКИМИ ИЗОЩРЕННЫМИ СПОСОБАМИ ПЕРЕВОЗЯТ РАДИОАКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА. ПЕРИОДИЧЕСКИ СМИ СООБЩАЮТ ОБ ОЧЕРЕДНЫХ СЛУЧАЯХ ПРЕСЕЧЕНИЯ ЯДЕРНОЙ КОНТРАБАНДЫ ТО ЗДЕСЬ, ТО ТАМ НА ПОСТСОВЕТСКОМ ПРОСТРАНСТВЕ: РАДИОАКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА ПЕРЕВОЗЯТ НА ПОЕЗДАХ, ПРЯЧА В ПАЧКЕ СИГАРЕТ ВМЕСТЕ СО СВИНЦОМ, МОРСКИМ ТРАНСПОРТОМ И ДАЖЕ ПЕРЕБРАСЫВАЮТ ЧЕРЕЗ ГРАНИЦУ С ПОМОЩЬЮ САМОДЕЛЬНЫХ КАТАПУЛЬТ (И ЭТО ВОВСЕ НЕ ШУТКА). КАК ЖЕ НЕ ДОПУСТИТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЯДЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ?

Свою технологию контроля контейнеров с ядерными материалами и отходами предлагает заведующий Международной научно-образовательной лабораторией неразрушающего контроля ТПУ Дмитрий Седнев. В качестве «отпечатка пальца» для стального контейнера ученый предлагает использовать сварной шов. Каждый такой шов уникален, поэтому по нему можно подтвердить подлинность контейнера и проверить, был ли несанкционированный доступ к ядерным материалам. Недавно с работой по этой теме он стал стипендиатом Президентской программы поддержки молодых ученых.

«Радиоактивные материалы и отработавшее ядерное топливо — это, безусловно, опасные объекты, на которые нацелено пристальное внимание как российских и международных контролирующих органов, так и самих эксплуатирующих организаций. И для того чтобы обеспечивать безопасность в этой сфере, традиционных подходов, наверное, уже не достаточно. Потому что безопасность подобных объектов — это не только вопрос того, чтобы радиоактивные вещества никуда не просочились из мест хранения и эксплуатации, но и вопрос предотвращения несанкционированного доступа к материалам. И это не какая-то страшилка. Сегодня Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) отдельно в своих дорожных картах выделяет направление разработки средств для обеспечения установления идентичности и исключения несанкционированного доступа к ядерным материалам», — рассказывает ученый.

Звук на страже

Сейчас ученые работают над тем, чтобы объединить сразу два подхода: контроль качества сварного соединения для обеспечения герметичности и сбор данных о самом шве для его идентификации.

«Как сейчас маркируют контейнеры? Им присваивают специфический номер, штрих-код, опечатывают пломбой. Но все это создается руками человека и не дает абсолютной гарантии защиты, что подтверждается Рекомендациями Росатома по применению пломбировочных систем, — поясняет Дмитрий Седнев. — Поэтому возникла идея применять для этого свойства самого контейнера, в частности структуру сварного соединения, если речь идет о стальных контейнерах, которые часто используются на практике. Ведь если у нас есть данные об исходном состоянии материала, то мы всегда можем проверить, подвергался ли он каким-то воздействиям, пытался ли кто-то вскрыть шов, или это вообще другой контейнер. Используя методы неразрушающего контроля, можно и обнаруживать мельчашие дефекты в шве, и проверять его уникальность. Сейчас мы трудимся, чтобы объединить подходы в одну технологию, чтобы за один сеанс контроля можно было решить сразу две задачи».

В лаборатории уже собран экспериментальный стенд для проверки швов простых образцов контейнеров, разработаны некоторые программные средства и алгоритмы автоматического контроля швов, их распознавания.

«Кто будет иметь доступ к этой базе данных “отпечатков”?— уже следующий вопрос. Это зависит от того, кто эксплуатирует контролируемые материалы. Если это российские объекты, то вся информация будет в руках Росатома, если объект используется несколькими странами, как, например, Международный банк ядерного топлива, то доступ, безусловно, будет принадлежать МАГАТЭ», — говорит ученый. Ученый работает с ультразвуковым методом неразрушающего контроля. Испускаемые преобразователем волны проходят сквозь материал контейнера и в процессе своего «путешествия» взаимодействуют с его внутренней структурой. Все эти взаимодействия отражаются на обратной волне.

«У ультразвука есть ряд преимуществ, по сравнению с теми же рентгеновскими методами контроля. Самое главное?— отсутствие ионизирующего излучения, — говорит Дмитрий Седнев. Когда вы работаете с ядерными материалами, это важно в двух аспектах: нет дополнительной нагрузки на персонал и так называемый паразитный фон от самого ядерного материала не влияет на детекторы, не засвечивает рентгеновские пленки. Кроме того, у ультразвуковых аппаратов выше скорость контроля, и они могут работать с большей толщиной объектов».

Быстрее и точнее

Специалисты лаборатории активно работают над совершенствованием методов неразрушающего контроля, в частности ультразвукового, и в рамках других проектов. Еще одним стипендиатом Президентской программы поддержки молодых ученых стал инженер лаборатории Дмитрий Долматов. Тема его научной работы — «Разработка алгоритма трехмерной ультразвуковой томографии объектов сложной формы с применением матричных фазированных решеток в режиме реального времени». «Моя задача — разработать алгоритмы пространственно-временной обработки ультразвуковых сигналов, которые позволят в реальном времени получать трехмерное изображение внутренней структуры объекта. И объекты могут быть самыми разными, иметь сложную форму и структуру, — рассказывает о своей работе молодой ученый. — Сейчас мы ориентируемся на клапаны газопроводов — это очень сложные объекты большого размера, самые крупные из них достигают 1,7 м в диаметре. Обнаружение дефекта еще на стадии производства такого важного объекта позволит сохранить большие деньги. И в целом передо мной стоит задача, чтобы обнаружение дефектов происходило максимально быстро и точно».

АЛЕКСАНДРА ЛИСОВАЯ