Сквозь барьеры
ТЕХНОЛОГИИ / #5_2020
Текст: Федор ГРИГОРЬЕВ, в прошлом — начальник департамента, заместитель директора по развитию и международной деятельности АО «ГНЦ НИИАР»
Иллюстрация: Еnvato.com
Иллюстрация: Еnvato.com
Глобальный рынок техники и технологий неразрушающего контроля — большой и перспективный. Росатом может стать одним из мировых лидеров этого сегмента — у госкорпорации есть и опыт, и необходимые компетенции, и вся производственная инфраструктура. Возможно ли создать внутри компании «полный цикл» выпуска оборудования для гамма-дефектоскопии? Попытаемся ответить на этот вопрос.
У предприятий Росатома есть уникальные компетенции и технологические возможности для производства радионуклидной продукции, необходимой, в свою очередь, для изготовления широкой линейки источников гамма-излучения (прежде всего, на основе 192Ir и 75Se).
Однако былое лидерство отечественных технологий в сегменте радиографического оборудования (основном промышленном сегменте использования таких источников) было утрачено в лихие 1990-е годы. Сегодня в производстве и обслуживании оборудования для гамма-дефектоскопии лидируют американские и европейские производители.
Росатом в последние годы ведет системную работу по выстраиванию в контуре госкорпорации полноценной «цепочки стоимости» по всему жизненному циклу продукции, в том числе путем приобретения активов и создания стратегических альянсов. Возможно, госкорпорации стоит обратить внимание на сегмент радиографического оборудования — уникальные компетенции и опыт российских инженеров-атомщиков, а также существующая передовая исследовательская и производственная инфраструктура позволяют при должном внимании к этому направлению вернуть лидирующие позиции в этой области.
Однако былое лидерство отечественных технологий в сегменте радиографического оборудования (основном промышленном сегменте использования таких источников) было утрачено в лихие 1990-е годы. Сегодня в производстве и обслуживании оборудования для гамма-дефектоскопии лидируют американские и европейские производители.
Росатом в последние годы ведет системную работу по выстраиванию в контуре госкорпорации полноценной «цепочки стоимости» по всему жизненному циклу продукции, в том числе путем приобретения активов и создания стратегических альянсов. Возможно, госкорпорации стоит обратить внимание на сегмент радиографического оборудования — уникальные компетенции и опыт российских инженеров-атомщиков, а также существующая передовая исследовательская и производственная инфраструктура позволяют при должном внимании к этому направлению вернуть лидирующие позиции в этой области.
Позиции России
«Радужный» металл
Радиоактивный изотоп 192Ir как источник гамма-излучения широко используется в промышленности для неразрушающего контроля сварных соединений и целостности конструкций (в составе дефектоскопов), а также в медицине — для высокодозной брахитерапии.
Природный иридий (представляющий собой смесь двух изотопов: 191Ir и 193Ir) относится к металлам платиновой группы — это одни из самых редких на Земле металлов, добываемые, как правило, совместно с никелево-медными рудами. При этом природный иридий (наиболее редкий из металлов группы) — побочный продукт при добыче «основных» металлов платиновой группы: платины и палладия.
Сегодня общемировая потребность в иридии, по оценкам компании Johnson Matthey, — немногим более 8 тонн/год, а общий объем мирового рынка природного сырьевого иридия — примерно $ 400 млн.
По некоторым оценкам, Россия занимает второе место в мире по общим и разведанным запасам и добыче металлов платиновой группы (уступая лидерство только ЮАР) — при этом, благодаря специфике российских месторождений (повышенному содержанию палладия), российские производители лидируют по объемам производства палладия, занимая около 40% мирового рынка.
Уникальное сочетание физико-химических свойств (высокие плотность, температура плавления, твердость и коррозионная стойкость, химическая стабильность), а также трудности производства и обработки изделий из иридия обуславливают сферы применения этого уникального металла. Иридий, его соединения и сплавы используются в химической и электронной промышленности (в качестве катализаторов и для изготовления высокотемпературных тиглей различного назначения), в электролитических и электрохимических производствах (для покрытия катодов при электролизе металлов, производстве хлора и едкого натра), в производстве элементов оборудования, требующих сверхвысоких параметров стойкости и надежности (рентгеновские зеркала космического телескопа Chandra были покрыты тонким слоем иридия, нанесенного на промежуточное хромовое покрытие) и в автомобилестроении (при производстве некоторых видов свечей зажигания).
Радиоактивный изотоп 192Ir нарабатывается путем облучения мишеней из природного или изотопно-обогащенного иридия в ядерном реакторе (учитывая наличие в природном иридии двух изотопов: 191Ir и 193Ir — помимо «целевого» изотопа 192Ir, в ходе облучения образуется «попутный» изотоп 194Ir, который относительно быстро распадается с образованием изотопа платины).
Предприятия Росатома освоили производство изотопно-обогащенного иридия — центрифужная технология, разработанная и освоенная российскими специалистами, позволяет выпускать иридий требуемой химической чистоты с обогащением по изотопу 191Ir более 99,9 ат.%.
Промышленное производство изотопно-обогащенного иридия освоено ОАО «Производственное объединение Электрохимический завод» (ЭХЗ, г. Зеленогорск) — запуск в 2017 году новой производственной установки позволил начать полномасштабные поставки для российских и зарубежных заказчиков.
Российское производство вполне способно составить конкуренцию компании URENCO.
Выпуск изотопно-обогащенного иридия в дополнение к основному, «профильному» производству — обогащению урана — был освоен на заводе «Алмело» в Нидерландах еще в начале 1990-х годов.
Облучение иридиевых мишеней для получения «целевого» изотопа 192Irосуществляют несколько предприятий Росатома (АО «ИРМ», АО «ГНЦ НИИАР» и ФГУП «ПО МАЯК») на исследовательских и промышленных реакторах. Использование изотопно-обогащенного иридия в качестве мишени позволяет достичь требуемых потребительских свойств (удельной активности облученного материала, измеряемой в Ки/г) с меньшим нейтронным потоком за оптимальное время и расширить перечень реакторов, пригодных для облучения и наработки 192Ir.
Сегодня, по экспертным оценкам, Росатом занимает не менее 40% мирового рынка поставок изотопа 192Ir, предлагая радионуклидные источники ионизирующего излучения на основе 192Ir, а также, в основном, сырье для таких источников.
Источники на основе 192Ir (наряду с другими источниками ионизирующего излучения) используются в гамма-дефектоскопах — промышленных приборах для радиографического контроля металлов и сварных соединений.
Радиоактивный изотоп 192Ir как источник гамма-излучения широко используется в промышленности для неразрушающего контроля сварных соединений и целостности конструкций (в составе дефектоскопов), а также в медицине — для высокодозной брахитерапии.
Природный иридий (представляющий собой смесь двух изотопов: 191Ir и 193Ir) относится к металлам платиновой группы — это одни из самых редких на Земле металлов, добываемые, как правило, совместно с никелево-медными рудами. При этом природный иридий (наиболее редкий из металлов группы) — побочный продукт при добыче «основных» металлов платиновой группы: платины и палладия.
Сегодня общемировая потребность в иридии, по оценкам компании Johnson Matthey, — немногим более 8 тонн/год, а общий объем мирового рынка природного сырьевого иридия — примерно $ 400 млн.
По некоторым оценкам, Россия занимает второе место в мире по общим и разведанным запасам и добыче металлов платиновой группы (уступая лидерство только ЮАР) — при этом, благодаря специфике российских месторождений (повышенному содержанию палладия), российские производители лидируют по объемам производства палладия, занимая около 40% мирового рынка.
Уникальное сочетание физико-химических свойств (высокие плотность, температура плавления, твердость и коррозионная стойкость, химическая стабильность), а также трудности производства и обработки изделий из иридия обуславливают сферы применения этого уникального металла. Иридий, его соединения и сплавы используются в химической и электронной промышленности (в качестве катализаторов и для изготовления высокотемпературных тиглей различного назначения), в электролитических и электрохимических производствах (для покрытия катодов при электролизе металлов, производстве хлора и едкого натра), в производстве элементов оборудования, требующих сверхвысоких параметров стойкости и надежности (рентгеновские зеркала космического телескопа Chandra были покрыты тонким слоем иридия, нанесенного на промежуточное хромовое покрытие) и в автомобилестроении (при производстве некоторых видов свечей зажигания).
Радиоактивный изотоп 192Ir нарабатывается путем облучения мишеней из природного или изотопно-обогащенного иридия в ядерном реакторе (учитывая наличие в природном иридии двух изотопов: 191Ir и 193Ir — помимо «целевого» изотопа 192Ir, в ходе облучения образуется «попутный» изотоп 194Ir, который относительно быстро распадается с образованием изотопа платины).
Предприятия Росатома освоили производство изотопно-обогащенного иридия — центрифужная технология, разработанная и освоенная российскими специалистами, позволяет выпускать иридий требуемой химической чистоты с обогащением по изотопу 191Ir более 99,9 ат.%.
Промышленное производство изотопно-обогащенного иридия освоено ОАО «Производственное объединение Электрохимический завод» (ЭХЗ, г. Зеленогорск) — запуск в 2017 году новой производственной установки позволил начать полномасштабные поставки для российских и зарубежных заказчиков.
Российское производство вполне способно составить конкуренцию компании URENCO.
Выпуск изотопно-обогащенного иридия в дополнение к основному, «профильному» производству — обогащению урана — был освоен на заводе «Алмело» в Нидерландах еще в начале 1990-х годов.
Облучение иридиевых мишеней для получения «целевого» изотопа 192Irосуществляют несколько предприятий Росатома (АО «ИРМ», АО «ГНЦ НИИАР» и ФГУП «ПО МАЯК») на исследовательских и промышленных реакторах. Использование изотопно-обогащенного иридия в качестве мишени позволяет достичь требуемых потребительских свойств (удельной активности облученного материала, измеряемой в Ки/г) с меньшим нейтронным потоком за оптимальное время и расширить перечень реакторов, пригодных для облучения и наработки 192Ir.
Сегодня, по экспертным оценкам, Росатом занимает не менее 40% мирового рынка поставок изотопа 192Ir, предлагая радионуклидные источники ионизирующего излучения на основе 192Ir, а также, в основном, сырье для таких источников.
Источники на основе 192Ir (наряду с другими источниками ионизирующего излучения) используются в гамма-дефектоскопах — промышленных приборах для радиографического контроля металлов и сварных соединений.
«Луна» на земле
Селен — химический элемент с атомным номером 34 в Периодической таблице Менделеева, открытый в начале XIX века шведским химиком Йёнсом Якобом Берцелиусом, который и дал название новому элементу от греческого «Луна» (по аналогии с химически сходным с ним элементом теллуром, получившим название от латинского Tellus — «Земля»).
Селен содержится в большом количестве природных минералов (изредка встречается и самородный селен), но его среднее содержание в земной коре невелико (в районе 500 мг/тонна). Селен — один из важнейших микроэлементов и в теле человека: в составе белков, аминокислот и ферментов в организме до 10−14 мг селена; бóльшая его часть сконцентрирована в печени, почках, селезенке, сердце, мышечной ткани. С середины прошлого века ведется изучение влияния недостатка и избытка селена на организм человека. Доказано, например, что селен играет важную роль в регуляции иммунной системы, участвует в обмене веществ, регуляции клеточного деления и обеспечении защитных функций организма.
В промышленных масштабах селен получают преимущественно из отходов сернокислотного, медно-электролитного и других производств. По оценкам Геологической службы США, Россия занимает второе место в мире по запасам селена и входит в пятерку его крупнейших мировых производителей.
Производимый «природный» селен используется в электролитическом производстве и металлургии (для придания стали мелкозернистой структуры и создания сплавов на основе меди), в производстве стекла (для нейтрализации зеленого оттенка, вызванного примесями железа), в сельском хозяйстве (обогащенные селеном удобрения и кормовые добавки активно применяются в Финляндии, Новой Зеландии, Китае, США и других странах), в полупроводниковой, электронной, химической и фармацевтической промышленности.
Природный селен имеет шесть изотопов (из которых пять — стабильные, а изотоп 82Se имеет период полураспада много больше возраста Вселенной). Искусственным путем получают более 25 радиоактивных изотопов и изомеров селена.
Наиболее широкое применение изо всех искусственных изотопов селена нашел 75Se — радиоактивный изотоп, получаемый в результате облучения природного 74Se в ядерных реакторах (открытый американскими учеными в 1947 году в образцах, облученных в Аргоннской национальной лаборатории). Изотоп 75Se с периодом полураспада около 120 суток в качестве источника гамма-излучения (наряду с изотопом 192Ir) стал основным для создания промышленной аппаратуры неразрушающего радиографического контроля металлов и сварных соединений.
Учитывая, что природный селен содержит несколько изотопов, для эффективного получения «целевого изотопа» 75Se в результате облучения в реакторе требуется изотопное обогащение стартового материала. Технология центрифужного обогащения природного селена и получения изотопно-обогащенного 74Se (с содержанием не менее 99,9 ат.%) успешно освоена в промышленных масштабах сразу несколькими обогатительными комбинатами Росатома: выпуск изотопно-обогащенного 74Se осуществляется на ОАО «Производственное объединение Электрохимический завод» (ЭХЗ, г. Зеленогорск) и АО «Сибирский химический комбинат» (СХК, г. Северск).
При производстве селеновых источников гамма-излучения «сердечник» будущего источника (который после облучения в реакторе для наработки целевого изотопа 75Se становится активной частью) формируется из элементарного селена или сплавов селена с другими химическими элементами. Использование сплавов селена (с ванадием, молибденом, родием, платиной, ниобием, алюминием и другими элементами) позволяет обеспечить высокую термическую и физико-химическую устойчивость материала сердечника в процессе облучения в реакторе. Это, в свою очередь, повышает разрешающую способность радиографического оборудования и в целом — безопасность использования селеновых источников в гамма-дефектоскопии.
С учетом нейтронно-физических свойств селена для получения источников гамма-излучения с высокой удельной активностью требуется его облучение в условиях высокого потока нейтронов. Сегодня производство источников на основе 75Se с высокой удельной активностью сердечника (что позволяет выпускать малогабаритные источники с активностью 200 и более Ки/ источник — промышленный стандарт в области дефектоскопии) осуществляется лишь в двух научно-производственных центрах России и США с использованием соответственно двух высокопоточных исследовательских реакторов: СМ‑3 (АО «ГНЦ НИИАР», г. Димитровград) и High Flux Isotope Reactor, HFIR (Окриджская национальная лаборатория, ORNL, США). Облучение сердечников для производства источников с более низкой активностью (100 и менее Ки/источник) может быть организовано в реакторах с более низким нейтронным потоком — например, в 2019 году, в период останова для проведения масштабной модернизации в г. Димитровграде реактора СМ‑3, облучение и производство таких сердечников были организованы на площадке АО «ИРМ» (г. Заречный) с использованием исследовательского реактора ИВВ‑2М.
На площадке АО «ГНЦ НИИАР» на протяжении последних 30 лет на уникальном высокопоточном исследовательском реакторе СМ осуществляются облучение селеновых сердечников и изготовление источников гамма-излучения на основе изотопа 75Se с высокой удельной активностью. Технология получения 75Se с высокой удельной активностью (до 1200 Ки/г) была разработана и освоена в 1988—1989 годах; первую серийную партию источников, не имевших аналогов в мире, изготовили димитровградские ученые и инженеры в 1991 году.
В начале июня 2020 года Федеральная служба по интеллектуальной собственности («Роспатент») выдала АО «ГНЦ НИИАР» патент на изобретение «Способ получения сплава селенида ванадия для изготовления активной части источников гамма-излучения». Предполагается, что использование в серийном производстве источников гамма-излучения на основе 75Se новой технологии изготовления сердечников и завершение в 2020 году масштабной модернизации реактора СМ‑3 (которая обеспечит увеличение облучательных объемов в наиболее высокопоточной части реактора — так называемой нейтронной ловушке в центре активной зоны) позволят укрепить позиции АО «ГНЦ НИИАР» и Росатома в целом на мировом рынке источников данного типа.
Селен — химический элемент с атомным номером 34 в Периодической таблице Менделеева, открытый в начале XIX века шведским химиком Йёнсом Якобом Берцелиусом, который и дал название новому элементу от греческого «Луна» (по аналогии с химически сходным с ним элементом теллуром, получившим название от латинского Tellus — «Земля»).
Селен содержится в большом количестве природных минералов (изредка встречается и самородный селен), но его среднее содержание в земной коре невелико (в районе 500 мг/тонна). Селен — один из важнейших микроэлементов и в теле человека: в составе белков, аминокислот и ферментов в организме до 10−14 мг селена; бóльшая его часть сконцентрирована в печени, почках, селезенке, сердце, мышечной ткани. С середины прошлого века ведется изучение влияния недостатка и избытка селена на организм человека. Доказано, например, что селен играет важную роль в регуляции иммунной системы, участвует в обмене веществ, регуляции клеточного деления и обеспечении защитных функций организма.
В промышленных масштабах селен получают преимущественно из отходов сернокислотного, медно-электролитного и других производств. По оценкам Геологической службы США, Россия занимает второе место в мире по запасам селена и входит в пятерку его крупнейших мировых производителей.
Производимый «природный» селен используется в электролитическом производстве и металлургии (для придания стали мелкозернистой структуры и создания сплавов на основе меди), в производстве стекла (для нейтрализации зеленого оттенка, вызванного примесями железа), в сельском хозяйстве (обогащенные селеном удобрения и кормовые добавки активно применяются в Финляндии, Новой Зеландии, Китае, США и других странах), в полупроводниковой, электронной, химической и фармацевтической промышленности.
Природный селен имеет шесть изотопов (из которых пять — стабильные, а изотоп 82Se имеет период полураспада много больше возраста Вселенной). Искусственным путем получают более 25 радиоактивных изотопов и изомеров селена.
Наиболее широкое применение изо всех искусственных изотопов селена нашел 75Se — радиоактивный изотоп, получаемый в результате облучения природного 74Se в ядерных реакторах (открытый американскими учеными в 1947 году в образцах, облученных в Аргоннской национальной лаборатории). Изотоп 75Se с периодом полураспада около 120 суток в качестве источника гамма-излучения (наряду с изотопом 192Ir) стал основным для создания промышленной аппаратуры неразрушающего радиографического контроля металлов и сварных соединений.
Учитывая, что природный селен содержит несколько изотопов, для эффективного получения «целевого изотопа» 75Se в результате облучения в реакторе требуется изотопное обогащение стартового материала. Технология центрифужного обогащения природного селена и получения изотопно-обогащенного 74Se (с содержанием не менее 99,9 ат.%) успешно освоена в промышленных масштабах сразу несколькими обогатительными комбинатами Росатома: выпуск изотопно-обогащенного 74Se осуществляется на ОАО «Производственное объединение Электрохимический завод» (ЭХЗ, г. Зеленогорск) и АО «Сибирский химический комбинат» (СХК, г. Северск).
При производстве селеновых источников гамма-излучения «сердечник» будущего источника (который после облучения в реакторе для наработки целевого изотопа 75Se становится активной частью) формируется из элементарного селена или сплавов селена с другими химическими элементами. Использование сплавов селена (с ванадием, молибденом, родием, платиной, ниобием, алюминием и другими элементами) позволяет обеспечить высокую термическую и физико-химическую устойчивость материала сердечника в процессе облучения в реакторе. Это, в свою очередь, повышает разрешающую способность радиографического оборудования и в целом — безопасность использования селеновых источников в гамма-дефектоскопии.
С учетом нейтронно-физических свойств селена для получения источников гамма-излучения с высокой удельной активностью требуется его облучение в условиях высокого потока нейтронов. Сегодня производство источников на основе 75Se с высокой удельной активностью сердечника (что позволяет выпускать малогабаритные источники с активностью 200 и более Ки/ источник — промышленный стандарт в области дефектоскопии) осуществляется лишь в двух научно-производственных центрах России и США с использованием соответственно двух высокопоточных исследовательских реакторов: СМ‑3 (АО «ГНЦ НИИАР», г. Димитровград) и High Flux Isotope Reactor, HFIR (Окриджская национальная лаборатория, ORNL, США). Облучение сердечников для производства источников с более низкой активностью (100 и менее Ки/источник) может быть организовано в реакторах с более низким нейтронным потоком — например, в 2019 году, в период останова для проведения масштабной модернизации в г. Димитровграде реактора СМ‑3, облучение и производство таких сердечников были организованы на площадке АО «ИРМ» (г. Заречный) с использованием исследовательского реактора ИВВ‑2М.
На площадке АО «ГНЦ НИИАР» на протяжении последних 30 лет на уникальном высокопоточном исследовательском реакторе СМ осуществляются облучение селеновых сердечников и изготовление источников гамма-излучения на основе изотопа 75Se с высокой удельной активностью. Технология получения 75Se с высокой удельной активностью (до 1200 Ки/г) была разработана и освоена в 1988—1989 годах; первую серийную партию источников, не имевших аналогов в мире, изготовили димитровградские ученые и инженеры в 1991 году.
В начале июня 2020 года Федеральная служба по интеллектуальной собственности («Роспатент») выдала АО «ГНЦ НИИАР» патент на изобретение «Способ получения сплава селенида ванадия для изготовления активной части источников гамма-излучения». Предполагается, что использование в серийном производстве источников гамма-излучения на основе 75Se новой технологии изготовления сердечников и завершение в 2020 году масштабной модернизации реактора СМ‑3 (которая обеспечит увеличение облучательных объемов в наиболее высокопоточной части реактора — так называемой нейтронной ловушке в центре активной зоны) позволят укрепить позиции АО «ГНЦ НИИАР» и Росатома в целом на мировом рынке источников данного типа.
Гамма-дефектоскопы
Созданием гамма-дефектоскопов в структуре Минсредмаша СССР занимался Всесоюзный научно-исследовательский институт радиационной техники (ВНИИРТ, с 2008 года — ОАО «НИИТФА»).
К середине 1960-х годов в СССР выпускалась целая линейка гамма-дефектоскопов общепромышленного назначения под общим наименованием РИД (радиоизотопный дефектоскоп) с использованием источников на основе различных изотопов для дефектоскопии сталей и других сплавов. Модели гамма-дефектоскопов различались используемыми источниками излучения: на основе 170Tm, 192Ir, 137Cs и 60Co. Уже за первое десятилетие существования ВНИИРТа его специалисты разработали, изготовили и поставили заказчикам несколько сотен гамма-дефектоскопов различного типа.
Созданием гамма-дефектоскопов в структуре Минсредмаша СССР занимался Всесоюзный научно-исследовательский институт радиационной техники (ВНИИРТ, с 2008 года — ОАО «НИИТФА»).
К середине 1960-х годов в СССР выпускалась целая линейка гамма-дефектоскопов общепромышленного назначения под общим наименованием РИД (радиоизотопный дефектоскоп) с использованием источников на основе различных изотопов для дефектоскопии сталей и других сплавов. Модели гамма-дефектоскопов различались используемыми источниками излучения: на основе 170Tm, 192Ir, 137Cs и 60Co. Уже за первое десятилетие существования ВНИИРТа его специалисты разработали, изготовили и поставили заказчикам несколько сотен гамма-дефектоскопов различного типа.
Дефектоскоп «Газпром»
Помимо линейки дефектоскопов общепромышленного назначения ВНИИРТ разрабатывал и производил специализированные дефектоскопы («Трасса», «Бетон», «Лабиринт», «Полюс», «Нева» и другие). Например, серийно выпускались гамма-дефектоскопы «Газпром» и «Газпром‑2», предназначенные для радиографического контроля (просвечиванием через две стенки) сварных стыков труб магистральных газо- и нефтепроводов диаметром до 1020 мм.
Дефектоскоп, предусматривавший использование источников на основе 137Cs и 192Ir, выпускался в пылебрызгозащищенном исполнении и успешно зарекомендовал себя в сложных климатических условиях — в различных районах Советского Союза. Во второй половине 1960-х годов сотни дефектоскопов «Газпром» и «Газпром‑2» эксплуатировались на строительстве трубопроводов.
Дефектоскоп, предусматривавший использование источников на основе 137Cs и 192Ir, выпускался в пылебрызгозащищенном исполнении и успешно зарекомендовал себя в сложных климатических условиях — в различных районах Советского Союза. Во второй половине 1960-х годов сотни дефектоскопов «Газпром» и «Газпром‑2» эксплуатировались на строительстве трубопроводов.
К середине 1970-х годов на смену отдельным моделям серии РИД и дефектоскопам «Газпром» были разработаны и освоены гамма-дефектоскопы серии ГАММАРИД, отличавшиеся высокой степенью унификации и расширенным перечнем используемых источников излучения (добавились источники на основе 75Se и 90Sr).
С распадом Советского Союза ситуация катастрофически изменилась: некоторые предприятия, серийно выпускавшие разработанные ВНИИРТом гамма-дефектоскопы (например, завод «Балтия» в г. Нарва), оказались на территории других государств, государственные научные институты в условиях рыночной экономики и сокращения финансирования частично утратили былые компетенции; развитие сегмента гамма-дефектоскопов стало сферой интересов частных компаний.
Созданная в 1991 году на базе тепломонтажных предприятий Минтопэнерго России и ряда предприятий министерства по атомной энергии компания «Энергомонтаж Интернэшнл» (АО «ЭМИ») на собственной производственной базе, с участием европейских партнеров обеспечивает серийное производство современной линейки гамма-дефектоскопов. Используются источники на основе 192Ir, 75Se и 60Co, производимые предприятиями Росатома, а также сопутствующие изделия (например, транспортно-перезарядные контейнеры).
АО «НИИТФА» также продолжает разработку и выпуск гамма-дефектоскопов — заказчикам предлагается серия универсальных дефектоскопов шлангового типа ГАММАРИД 2010Р (современные аналоги советских гамма-дефектоскопов этой серии) и УНИГАМ Р, серия гамма-дефектоскопов затворного типа «Стапель» (в том числе модели, разработанные в 2008—2010 годах по заказу концерна «Росэнергоатом»), а также стационарные и передвижные гамма-дефектоскопы серии РИД (с использованием источников на основе 60Co).
Однако объемы производства и поставки заказчикам дефектоскопов АО «НИИТФА» существенно отличаются от советских масштабов. Например, в 2017 году предприятие изготовило менее 30 дефектоскопов различных моделей (ГАММАРИД 2010 —13 шт., «Стапель 5» — 12 шт., РИД-КТМ‑6 — 1 шт.). Общая выручка по направлению «Изготовление и поставка дефектоскопов» составила менее 11 млн руб.
Примечательно, что после распада Советского Союза специалисты НИИТФА продолжали уникальные разработки. В 2000 году сообщалось, что «…завершена разработка уникального малогабаритного острофокусного гамма-дефектоскопа РИД-Se‑4 c источником 75Se… Серийный выпуск налажен ВНИИТФА».
Производство, поставку и продвижение гамма-дефектоскопов с использованием источников 75Se (под названием РИД-Se‑4Р) продолжило АО «Энергомонтаж Интернэшнл» (в презентационных материалах компания упоминала, что оборудование «…разработано и производится совместно с институтами ВНИИТФА и НИИАР…»).
Уже в конце 2010 года АО «Энергомонтаж Интернэшнл» выпустило тысячный экземпляр уникального дефектоскопа типа РИД-Se‑4 — с этим знаменательным событием, которое стало возможным благодаря «государственно-частному партнерству… кооперации науки и производства», компанию поздравил лично вице-президент РАН академик Н. П. Лаверов.
В дальнейшем АО «Энергомонтаж Интернэшнл» унифицировало линейку выпускаемых гамма-дефектоскопов, начав продвижение единой линейки Exertus: модели RID-Se4UM P (Exertus Light), RID-Se4WM P (Exertus Light W) и Exertus Selen 40, 80, 120 Circa с использованием источников 75Se, модели Exertus Dual 60 и Exertus Dual 60 120 — с использованием источников 75Se и 192Ir.
В свою очередь, эксклюзивные права на линейку гамма-дефектоскопов серии Exertus были переданы АО «Энергомонтаж Интернэшнл» созданной в 2010 году бельгийской компании OSERIX S.A.; также было организовано производство гамма-дефектоскопов серии Exertus в Южной Африке и Чехии.
Сегодня лидирующие позиции на мировом рынке оборудования для гамма-радиографии занимают американские компании: QSA GLOBAL, Inc. (линейка гамма-дефектоскопов под торговой маркой SENTINELTM), Source Production and Equipment Company, Inc. (линейка гамма-дефектоскопов серии SPEC, источники всех типов для используемых приборов, соответствующий сервис и сопутствующие товары) и BEST NDT (линейка гамма-дефектоскопов под торговой маркой GammaMat®).
Компания OSERIX S.A. (в сотрудничестве с АО «Энергомонтаж Интернэшнл» поставляющая на мировой рынок линейку гамма-дефектоскопов серии Exertus) — также один из глобальных игроков. По собственным оценкам АО «Энергомонтаж Интернэшнл», доля поставляемых OSERIX S.A. гамма-дефектоскопов, базирующихся, в числе прочих, на российских разработках, на европейском рынке превышает 40% (опережая QSA GLOBAL, Inc.).
Каждая из компаний — лидеров рынка (через сеть дистрибьюторов и региональных представителей) обеспечивает разработку, производство и поставку по всему миру не только самих гамма-дефектоскопов, но и используемых источников ионизирующего излучения на 192Ir, 75Se и 60Co. Также компании предоставляют сервис по перезарядке и обслуживанию дефектоскопов и поставку сопутствующих товаров. Кроме того, на крупных локальных рынках присутствуют национальные игроки — например, в Индии и Китае собственные локальные компании обеспечивают полный комплекс товаров и услуг в области гамма-радиографии.
Объем мирового рынка радиографического оборудования для неразрушающего контроля в целом оценивается более чем в $ 500 млн, подавляющее большинство на нем — это рентгеновские системы. По некоторым оценкам, учитывая преимущественную долю рентгеновского оборудования, объем мирового рынка непосредственно гамма-дефектоскопического оборудования в общей структуре продаж оборудования для дефектоскопии оценивается в $ 75 млн.
При этом, по оценкам экспертов, сегодня в России эксплуатируется не менее 600 гамма-дефектоскопов, подавляющее большинство которых произведены еще в советские годы и продолжают использоваться только благодаря многократному продлению срока службы (общее число дефектоскопов, находящихся на площадках российских предприятий, но не используемых в работах по причине исчерпания ресурса, по экспертным оценкам, превышает 3 тыс. шт.).
Российские промышленные предприятия-потребители нуждаются в обновлении парка гамма-дефектоскопов, эффективном сервисе — ремонте и обслуживании — оборудования, а также консультациях по обращению с аппаратами с истекшим сроком службы. Учитывая потребность в обновлении оборудования, стоимость одного стандартного гамма-дефектоскопа (примерно 1,4÷1,5 млн руб. без учета цены источника и сопутствующих услуг), общий потенциальный объем российского рынка, связанного с поставками оборудования и обслуживанием гамма-дефектоскопов, можно оценить не менее чем в 300 млн руб. ежегодно.
Производители источников гамма-излучения (востребованных во всем мире) — АО «ГНЦ НИИАР», АО «ИРМ», ФГУП «ПО „МАЯК“».
Поставка и обслуживание гамма-дефектоскопов представлены как предприятиями Росатома (АО «В/О „Изотоп“» в Москве, АО «СПб „Изотоп“» в Санкт-Петербурге, АО «Изотоп» в Екатеринбурге), так и частными российскими компаниями: АО «Энергомонтаж Интернэшнл» (г. Москва), ЗАО «КВАНТ» (г. Екатеринбург) и другими. При этом стоимость услуг (доставка источника гамма-излучения, перезарядка и обслуживание гамма-дефектоскопа) превышает стоимость источника гамма-излучения не менее чем в два раза.
С распадом Советского Союза ситуация катастрофически изменилась: некоторые предприятия, серийно выпускавшие разработанные ВНИИРТом гамма-дефектоскопы (например, завод «Балтия» в г. Нарва), оказались на территории других государств, государственные научные институты в условиях рыночной экономики и сокращения финансирования частично утратили былые компетенции; развитие сегмента гамма-дефектоскопов стало сферой интересов частных компаний.
Созданная в 1991 году на базе тепломонтажных предприятий Минтопэнерго России и ряда предприятий министерства по атомной энергии компания «Энергомонтаж Интернэшнл» (АО «ЭМИ») на собственной производственной базе, с участием европейских партнеров обеспечивает серийное производство современной линейки гамма-дефектоскопов. Используются источники на основе 192Ir, 75Se и 60Co, производимые предприятиями Росатома, а также сопутствующие изделия (например, транспортно-перезарядные контейнеры).
АО «НИИТФА» также продолжает разработку и выпуск гамма-дефектоскопов — заказчикам предлагается серия универсальных дефектоскопов шлангового типа ГАММАРИД 2010Р (современные аналоги советских гамма-дефектоскопов этой серии) и УНИГАМ Р, серия гамма-дефектоскопов затворного типа «Стапель» (в том числе модели, разработанные в 2008—2010 годах по заказу концерна «Росэнергоатом»), а также стационарные и передвижные гамма-дефектоскопы серии РИД (с использованием источников на основе 60Co).
Однако объемы производства и поставки заказчикам дефектоскопов АО «НИИТФА» существенно отличаются от советских масштабов. Например, в 2017 году предприятие изготовило менее 30 дефектоскопов различных моделей (ГАММАРИД 2010 —13 шт., «Стапель 5» — 12 шт., РИД-КТМ‑6 — 1 шт.). Общая выручка по направлению «Изготовление и поставка дефектоскопов» составила менее 11 млн руб.
Примечательно, что после распада Советского Союза специалисты НИИТФА продолжали уникальные разработки. В 2000 году сообщалось, что «…завершена разработка уникального малогабаритного острофокусного гамма-дефектоскопа РИД-Se‑4 c источником 75Se… Серийный выпуск налажен ВНИИТФА».
Производство, поставку и продвижение гамма-дефектоскопов с использованием источников 75Se (под названием РИД-Se‑4Р) продолжило АО «Энергомонтаж Интернэшнл» (в презентационных материалах компания упоминала, что оборудование «…разработано и производится совместно с институтами ВНИИТФА и НИИАР…»).
Уже в конце 2010 года АО «Энергомонтаж Интернэшнл» выпустило тысячный экземпляр уникального дефектоскопа типа РИД-Se‑4 — с этим знаменательным событием, которое стало возможным благодаря «государственно-частному партнерству… кооперации науки и производства», компанию поздравил лично вице-президент РАН академик Н. П. Лаверов.
В дальнейшем АО «Энергомонтаж Интернэшнл» унифицировало линейку выпускаемых гамма-дефектоскопов, начав продвижение единой линейки Exertus: модели RID-Se4UM P (Exertus Light), RID-Se4WM P (Exertus Light W) и Exertus Selen 40, 80, 120 Circa с использованием источников 75Se, модели Exertus Dual 60 и Exertus Dual 60 120 — с использованием источников 75Se и 192Ir.
В свою очередь, эксклюзивные права на линейку гамма-дефектоскопов серии Exertus были переданы АО «Энергомонтаж Интернэшнл» созданной в 2010 году бельгийской компании OSERIX S.A.; также было организовано производство гамма-дефектоскопов серии Exertus в Южной Африке и Чехии.
Сегодня лидирующие позиции на мировом рынке оборудования для гамма-радиографии занимают американские компании: QSA GLOBAL, Inc. (линейка гамма-дефектоскопов под торговой маркой SENTINELTM), Source Production and Equipment Company, Inc. (линейка гамма-дефектоскопов серии SPEC, источники всех типов для используемых приборов, соответствующий сервис и сопутствующие товары) и BEST NDT (линейка гамма-дефектоскопов под торговой маркой GammaMat®).
Компания OSERIX S.A. (в сотрудничестве с АО «Энергомонтаж Интернэшнл» поставляющая на мировой рынок линейку гамма-дефектоскопов серии Exertus) — также один из глобальных игроков. По собственным оценкам АО «Энергомонтаж Интернэшнл», доля поставляемых OSERIX S.A. гамма-дефектоскопов, базирующихся, в числе прочих, на российских разработках, на европейском рынке превышает 40% (опережая QSA GLOBAL, Inc.).
Каждая из компаний — лидеров рынка (через сеть дистрибьюторов и региональных представителей) обеспечивает разработку, производство и поставку по всему миру не только самих гамма-дефектоскопов, но и используемых источников ионизирующего излучения на 192Ir, 75Se и 60Co. Также компании предоставляют сервис по перезарядке и обслуживанию дефектоскопов и поставку сопутствующих товаров. Кроме того, на крупных локальных рынках присутствуют национальные игроки — например, в Индии и Китае собственные локальные компании обеспечивают полный комплекс товаров и услуг в области гамма-радиографии.
Объем мирового рынка радиографического оборудования для неразрушающего контроля в целом оценивается более чем в $ 500 млн, подавляющее большинство на нем — это рентгеновские системы. По некоторым оценкам, учитывая преимущественную долю рентгеновского оборудования, объем мирового рынка непосредственно гамма-дефектоскопического оборудования в общей структуре продаж оборудования для дефектоскопии оценивается в $ 75 млн.
При этом, по оценкам экспертов, сегодня в России эксплуатируется не менее 600 гамма-дефектоскопов, подавляющее большинство которых произведены еще в советские годы и продолжают использоваться только благодаря многократному продлению срока службы (общее число дефектоскопов, находящихся на площадках российских предприятий, но не используемых в работах по причине исчерпания ресурса, по экспертным оценкам, превышает 3 тыс. шт.).
Российские промышленные предприятия-потребители нуждаются в обновлении парка гамма-дефектоскопов, эффективном сервисе — ремонте и обслуживании — оборудования, а также консультациях по обращению с аппаратами с истекшим сроком службы. Учитывая потребность в обновлении оборудования, стоимость одного стандартного гамма-дефектоскопа (примерно 1,4÷1,5 млн руб. без учета цены источника и сопутствующих услуг), общий потенциальный объем российского рынка, связанного с поставками оборудования и обслуживанием гамма-дефектоскопов, можно оценить не менее чем в 300 млн руб. ежегодно.
Производители источников гамма-излучения (востребованных во всем мире) — АО «ГНЦ НИИАР», АО «ИРМ», ФГУП «ПО „МАЯК“».
Поставка и обслуживание гамма-дефектоскопов представлены как предприятиями Росатома (АО «В/О „Изотоп“» в Москве, АО «СПб „Изотоп“» в Санкт-Петербурге, АО «Изотоп» в Екатеринбурге), так и частными российскими компаниями: АО «Энергомонтаж Интернэшнл» (г. Москва), ЗАО «КВАНТ» (г. Екатеринбург) и другими. При этом стоимость услуг (доставка источника гамма-излучения, перезарядка и обслуживание гамма-дефектоскопа) превышает стоимость источника гамма-излучения не менее чем в два раза.
Перспективы для Росатома
Сегодня основной объем продукции предприятий Росатома выпускается либо в виде сырьевого облученного материала (как в случае 192Ir, который поставляется зарубежным компаниям для производства ими конечных источников), либо в виде готовых источников на основе 192Ir и 75Se.
Собственное производство атомными предприятиями промышленного оборудования с использованием источников ионизирующего излучения, в том числе для неразрушающего контроля, весьма ограниченно.
При этом в контуре Росатома и в России в целом присутствуют фактически все ключевые элементы полноценной «цепочки стоимости», от добычи природных иридия и селена до производства изотопно-обогащенных материалов (в качестве «стартовых» для облучения в реакторах), производства сердечников будущих источников и их облучения в исследовательских реакторах с целью получения «целевых» радионуклидов. Однако в наиболее высокодоходном сегменте — производстве, поставке и обслуживании оборудования — предприятия Росатома представлены крайне ограниченно. Основные игроки здесь — частные российские компании, успешно развивающие и продвигающие на мировом рынке наработки советского периода.
Представляется целесообразным создание (путем интеграции всех имеющихся компетенций и активного позиционирования на рынке) в структуре Росатома полноценного участника мирового рынка оборудования и услуг в области неразрушающего контроля. Учитывая имеющиеся компетенции и опыт (в области не только гамма-радиографии, но и других технологий неразрушающего контроля), научную экспертизу в области материаловедения, а также всю необходимую производственную инфраструктуру (в том числе высокопоточный реактор СМ в Димитровграде, проходящий сейчас масштабную реконструкцию с расширением облучательных возможностей), Росатом может стать одним из мировых лидеров в области техники и технологий неразрушающего контроля.
Сегодня основной объем продукции предприятий Росатома выпускается либо в виде сырьевого облученного материала (как в случае 192Ir, который поставляется зарубежным компаниям для производства ими конечных источников), либо в виде готовых источников на основе 192Ir и 75Se.
Собственное производство атомными предприятиями промышленного оборудования с использованием источников ионизирующего излучения, в том числе для неразрушающего контроля, весьма ограниченно.
При этом в контуре Росатома и в России в целом присутствуют фактически все ключевые элементы полноценной «цепочки стоимости», от добычи природных иридия и селена до производства изотопно-обогащенных материалов (в качестве «стартовых» для облучения в реакторах), производства сердечников будущих источников и их облучения в исследовательских реакторах с целью получения «целевых» радионуклидов. Однако в наиболее высокодоходном сегменте — производстве, поставке и обслуживании оборудования — предприятия Росатома представлены крайне ограниченно. Основные игроки здесь — частные российские компании, успешно развивающие и продвигающие на мировом рынке наработки советского периода.
Представляется целесообразным создание (путем интеграции всех имеющихся компетенций и активного позиционирования на рынке) в структуре Росатома полноценного участника мирового рынка оборудования и услуг в области неразрушающего контроля. Учитывая имеющиеся компетенции и опыт (в области не только гамма-радиографии, но и других технологий неразрушающего контроля), научную экспертизу в области материаловедения, а также всю необходимую производственную инфраструктуру (в том числе высокопоточный реактор СМ в Димитровграде, проходящий сейчас масштабную реконструкцию с расширением облучательных возможностей), Росатом может стать одним из мировых лидеров в области техники и технологий неразрушающего контроля.
Комментарий эксперта
Дмитрий Белкин
руководитель отраслевого направления «Ядерное приборостроение»
— Приказом госкорпорации «Росатом» АО «РАСУ» назначено отраслевым интегратором нового направления бизнеса «Ядерное приборостроение», в том числе ответственным за радиоизотопное приборостроение.
Для отрасли разработка и производство аппаратуры неразрушающего контроля, основанного на ядерно-физических методах, в том числе гамма- и рентгенодефектоскопия, — крайне важные и актуальные задачи. Наши отраслевые предприятия, прежде всего НИИТФА, НИИАР, ВНИИА, обладают всеми научно-техническими компетенциями по направлению радиоизотопного приборостроения.
В рамках реализации дорожной карты нового направления бизнеса «Ядерное приборостроение» предполагается разработать и утвердить до конца первого полугодия 2021 года концепцию развития радиоизотопного приборостроения, которая будет учитывать перспективы этого направления и меры, направленные на повышение конкурентоспособности продукции, выпускаемой предприятиями Росатома. Особое внимание будет уделено приборам технологического и неразрушающего контроля, в том числе оборудованию для гамма-дефектоскопии.
Для отрасли разработка и производство аппаратуры неразрушающего контроля, основанного на ядерно-физических методах, в том числе гамма- и рентгенодефектоскопия, — крайне важные и актуальные задачи. Наши отраслевые предприятия, прежде всего НИИТФА, НИИАР, ВНИИА, обладают всеми научно-техническими компетенциями по направлению радиоизотопного приборостроения.
В рамках реализации дорожной карты нового направления бизнеса «Ядерное приборостроение» предполагается разработать и утвердить до конца первого полугодия 2021 года концепцию развития радиоизотопного приборостроения, которая будет учитывать перспективы этого направления и меры, направленные на повышение конкурентоспособности продукции, выпускаемой предприятиями Росатома. Особое внимание будет уделено приборам технологического и неразрушающего контроля, в том числе оборудованию для гамма-дефектоскопии.
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ #5_2020