Scientificrussia.ru - Казалось бы, какое отношение к экологии может иметь ядерная физика? Самое прямое – в Институте ядерной физики СО РАН создают промышленные ускорители, благодаря которым можно быстро и эффективно простерилизовать все – от вредных выбросов до медицинских инструментов.

Эффективно, но нерентабельно?

Что же представляет собой подобный ускоритель? Фактически, это источник искусственной радиации. Внутри ускорителя создается разность потенциалов – в зависимости от  необходимости, до 10 млн вольт. Электроны ускоряются почти до скорости света, выходят в атмосферу и попадают в облучаемый продукт. Благодаря очень высокой энергии электроны проникают прямо внутрь продукта и рождают там множество вторичных электронов, которые уже возбуждают электронные оболочки молекул и атомов, и создают свободные радикалы, которые обладают очень высокой химической активностью. Благодаря ней отравляющие природу вещества превращаются в менее опасные соединения.

Ускорители ИЯФа уже применялись за рубежом – например, на текстильном заводе в Южной Корее, где располагался огромный лакокрасочный цех по окрашиванию ткани. Как и любое подобное предприятие, этот цех производил чрезвычайно вредные выбросы. Технология их очистки была очень сложной, и ускоритель в ней являлся лишь одним из этапов. Линия очистки была запущена в начале 2000-х годов, проработала пять лет и была остановлена – корейские бизнесмены посчитали, что им выгоднее переместить производство в Китай и не строить никаких очистных сооружений.

Удобрения из отравления

Еще один проект с применением ускорителя был реализован в Польше на тепловой электростанции – увы, экономия вновь победила экологию.

- В результате этой технологии дымовые газы очищаются от окислов азота и серы, и на выходе получается сельскохозяйственное удобрение, которое можно продавать, – рассказывает Александр Альбертович Брязгин, к.т.н., заведующий лабораторией промышленных ускорителей Института ядерной физики СО РАН. – Тем не менее, проработав короткое время, установка была остановлена. Далее эта технология не тиражируется, потому что для своего питания установка требует до 5 процентов мощности электростанции. Бизнес не поддерживает очистку дымовых газов, потому что даже в Европе гораздо легче платить экологические штрафы, чем устанавливать такие сооружения.    Впрочем, со временем технология удешевляется. Весьма многообещающий проект по очистке сточных вод в животноводческих комплексах ИЯФ сейчас прорабатывает вместе с Институтом цитологии и генетики СО РАН. Эти отходы нельзя использовать в качестве удобрений, но и очищать их тоже необходимо – сейчас стоки просто разбавляют чистой водой. По технологии ИЯФа и ИЦиГа стоки сначала обеззараживают с помощью ускорителя, после этого очищают в прудах с водным гиацинтом, и уже затем сбрасывают в природную среду. За счет того, что на очистку стоков не будет уходить столько воды, которую нужно оплачивать, эта технологии позволит удешевить мясо.

Александр Альбертович Брязгин

В медицине все должно быть стерильно

 Пока что ускорители ИЯФа полноценно применяются в еще одной важной сфере – стерилизации одноразовых медицинских изделий. Традиционно в этом процессе используют этиленоксид – бесцветный, токсичный, взрывоопасный и дезинфицирующий газ. Продукцию, которую нужно стерилизовать, погружают в специальную емкость, заполненную этиленоксидом, и нагревают до температуры от 60 до 100 градусов Цельсия. В таком виде обработка длится от 4 до 8 часов, а затем идет этап проветривания.

 - Этиленоксид – очень вредный газ: он загрязняет окружающую среду и является канцерогеном, а остатки газа все равно остаются в стерилизованных изделиях, - поясняет Александр Альбертович. – Это значит, что и больные, и врачи контактируют с этиленоксидом, причем врачи контактируют с ним постоянно. Мы предложили безвредный способ стерилизации с помощью наших ускорителей.

 В начале 2000-х годов по заказу одной московской компании ИЯФ начал оказывать услуги по стерилизации. Со временем с заказами стали обращаться компании со всего Сибирского федерального округа, а в 2008 году один из заказчиков даже приобрел у ИЯФа ускоритель, чтобы вести стерилизацию в своих условиях. Понемногу технология проникает и в страны ближнего зарубежья.

 - В этом году мы установили стерилизационный комплекс в казахском городе Курчатов – это центр Семипалатинского испытательного полигона, – утверждает Александр Альбертович. – Правительство Казахстана выделяет средства на переориентирование семипалатинского испытательного полигона с военных задач на мирные, а так как остается много специалистов в атомной отрасли, Казахстан купил у нас два ускорителя и развивает радиационные технологии.

Радиационно-технологическая установка для обеззараживания отходов лечебных учреждений ускорителем электронов ИЛУ-14 в ФМБЦ (Москва)

Какой мусор опасен вдвойне?

 Рост числа одноразовых медицинских изделий обеспечил стерильность в операционных, но породил новую проблему – так называемый медицинский мусор, который потенциально очень опасен и может стать источником инфекций. Конечно, можно его просто сжигать, но это наносит экологии большое вред. Эта проблема тоже решаема с помощью радиации.

 - Процесс обеззараживания медицинского мусора – это ведь тоже стерилизация, - поясняет Александр Альбертович. – Сейчас у нас возникла мысль создать завод по обеззараживанию медицинских отходов. При сжигании необходимо открывать одноразовые контейнеры, в которые упаковывают медицинский мусор. При нашей технологии этого не требуется – излучение проникает внутрь контейнера и делает содержимое безопасным. А дальше обеззараженные медицинские отходы – в основном, пластик – можно использовать для производства полиэтиленовых пакетов.

 Работу над созданием технологии обеззараживания медицинских отходов ИЯФ ведет совместно с Федеральным медицинским биофизическим центром имени А.И. Бурназяна (Москва). Специально для него ученые разработали новый ускоритель, и сейчас идут работы по установке комплекса в Москве. Для того, чтобы все заработало, нужно создать сложную инженерную инфраструктуру, и пока ученые ищут для этого средства. Получится ли проект – увидим через несколько лет.

Ускоритель ИЯФ в Парке ядерных технологий (г. Курчатов, Казахстан)

Павел Красин