Специалисты Томского политехнического университета создали установку на основе импульсного электронного ускорителя, которая может использоваться для решения прикладных задач, в том числе обеззараживания воздуха и воды.
«Результаты испытаний новых конструкций узлов, а также изучение условий применения позволили нам оптимизировать параметры и придать ускорителю свойства, необходимые установкам для практического использования», — говорит заведующий лабораторией импульсно-пучковых, электроразрядных и плазменных технологий ТПУ Геннадий Ремнев.
Технологии с использованием ускорителей электронных пучков могут применяться в радиационной химии для синтеза нанопорошков, в медицине — для генерации высокоэнергетичных ионов, обеззараживания водных растворов, стоков и фармакологической продукции. В промышленности и сельском хозяйстве установка на основе импульсного электронного ускорителя может использоваться для очистки сточных вод, газов и биологических отходов.
«Сейчас мы ведем исследование по обеззараживанию семян и улучшению их сохранности, — приводит пример Геннадий Ремнев. — Это направление активно развивается в Европе, однако наши коллеги работают с непрерывными ускорителями, а мы — с импульсным».
Импульсный электронный ускоритель собрали специалисты лаборатории импульсно-пучковых, электроразрядных и плазменных технологий ТПУ.
«Установка представляет собой субмикросекундный генератор высоковольтных импульсов, работающий на вакуумный электронный диод, где энергия специальной емкостной батареи передается ускоренным электронам», — рассказывает научный сотрудник лаборатории Иван Егоров.
Основой генератора являются высоковольтный емкостный накопитель энергии, промышленный высоковольтный коммутатор (псевдоспарк) и импульсный трансформатор. Характеристики генератора и вакуумного электронного диода позволяют формировать и выводить в атмосферу для применения пучок электронов с энергией до 500 кэВ с частотой до 40 импульсов в секунду.
В процессе работы ускорителя не образуются источники радиации или новые химические элементы. Генерация электронного пучка прекращается, как только выключается питание установки, что делает ее использование более безопасным и экологичным по сравнению с традиционными источниками ионизирующего излучения на основе изотопов.
«Мы уже поставили установки в Китай, Иран и Казахстан, где заказчики дорабатывают оборудование под свою специализацию и внедряют его в производство. Для «Росатома» мы разрабатываем ускоритель высокоэнергетических ионов для медицины, а также представили вариант установки для стерилизации воздуха в помещениях — при этом без химических реагентов происходит обеззараживание от всех видов микроорганизмов», — говорит руководитель лаборатории Геннадий Ремнев.
Кроме того, опытная установка, разработанная в Томском политехническом университете для компании «Газпром», сейчас проходит испытания в составе комплекса очистки сточных вод. Сотрудники лаборатории ведут исследования по разработке технологического процесса и оборудования на основе мощного импульсного ускорителя электронов для очистки дымовых газов.