Российский студент создал инновационный датчик для мониторинга радиации на АЭС
Магистрант Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций имени профессора М. А. Бонч-Бруевича Лев Никифоров разработал волоконно-оптический датчик для контроля гамма-излучения на АЭС.
Опытный образец устройства уже создан и готовится к патентованию, это открывает перспективы для его установки на атомных станциях и предприятиях ядерного топливного цикла.
Проблема радиационной деградации
Традиционные датчики радиации на атомных объектах имеют фундаментальный недостаток: под воздействием гамма-излучения их чувствительные элементы постепенно деградируют. В волоконно-оптических датчиках стекловолокно, находящееся непосредственно в зоне облучения, постепенно накапливает структурные дефекты, из-за которых оно хуже пропускает свет. Со временем это приводит к потере точности измерений и необходимости замены оборудования.
Для объектов критической инфраструктуры: реакторов атомных станций, хранилищ отработавшего ядерного топлива, предприятий по переработке радиоактивных материалов – такая деградация создает двойную проблему. Во-первых, снижается непрерывность мониторинга радиационной обстановки. Во-вторых, каждая замена датчика в зоне повышенной радиации требует организации, соблюдения регламентов безопасности и привлечения обученного персонала.
Инновационное решение
Созданная под руководством преподавателя кафедры оптических и квантовых систем связи СПбГУТ Дианы Дмитриевой разработка предлагает принципиально иной подход к проблеме. В конструкции датчика используется дополнительный лазерный луч, который снижает накопленное поглощение в волокне и частично восстанавливает его прозрачность. Это позволяет значительно продлить срок службы устройства без потери точности.
Важную роль играет подбор специального типа волокна с оптимальным соотношением радиационной чувствительности и стойкости. Слишком чувствительное волокно быстро деградирует под воздействием излучения, а слишком стойкое – не обеспечивает необходимой точности измерений. Найденный компромисс позволяет устройству сохранять работоспособность значительно дольше существующих аналогов.
Стекловолокна размещается непосредственно в зоне облучения, тогда как измерительная аппаратура находится на безопасном расстоянии – до двух километров от источника радиации. Это даёт возможность вести дистанционный мониторинг радиационного фона без риска для персонала.
Практическое применение
Помимо реакторов атомных электростанций, датчик может применяться в хранилищах ядерных отходов, на предприятиях по переработке радиоактивных веществ и других объектах, где используются радиоактивные материалы. Ключевое преимущество – возможность непрерывного удаленного мониторинга, что снижает затраты на обслуживание и повышает общую надежность системы радиационного контроля.
Каждая замена датчика в зоне контролируемого доступа требует оформления допусков, проведения радиационного контроля, соблюдения временных нормативов пребывания персонала. Продление же сроков работы датчиков снижает общие затраты.
Научное признание и перспективы
Работа уже получила признание научного сообщества. Магистрант успешно прошел в финал двенадцатого Всероссийского инженерного конкурса студентов и аспирантов, представив результаты исследований по дистанционному датчику и процессам релаксации радиационных дефектов в оптическом волокне. Исследования были отмечены на профильных конференциях: ElCon в Санкт-Петербургском университете «ЛЭТИ», конференции «Ломоносов» в МГУ и на научных форумах в Казани.
Одна из статей по теме исследования готовится к публикации в журнале «Известия РАН. Серия физическая», что подтверждает научную значимость работы и ее соответствие высоким академическим стандартам.
До промышленного внедрения разработки предстоит пройти длительный путь. Необходимы масштабные испытания в условиях реальной радиации, подтверждение ресурса работы в эксплуатационных условиях и сертификация оборудования для применения на объектах атомной энергетики. Атомная отрасль отличается консервативным подходом к внедрению новых технологий, особенно в системах безопасности, где надежность имеет приоритет над инновационностью.
Появление российских решений в области радиационного мониторинга имеет особое значение в условиях курса на технологический суверенитет.
