Основным подразделением УлГУ, реализующим комплексные научно-технические проекты, является Научно-исследовательский технологический институт имени С.П. Капицы (НИТИ им. С.П. Капицы).
НИТИ им. С.П. Капицы создан в 2009 году. В его состав вошли подразделения:
▪ Научно-образовательный центр радиационных технологий:
– Лаборатория зондовой и электронной микроскопии;
– Лаборатория моделирования поведения неорганических материалов;
▪ Научно-образовательный центр лазерных и волоконно-оптических технологий:
– Лаборатория молекулярной и клеточной биологии;
▪ Центр коллективного пользования.
– Химико-аналитическая лаборатория;
– Лаборатория материаловедения;
▪ Экспертно-аналитический центр.
▪ Инжиниринговый центр "Атоминжиниринг".
▪ Центр разработки и синтеза радиофармпрепаратов.
▪ Конструкторское бюро.
▪ Научно-исследовательский медико-биологический центр.
УлГУ имеет лицензии Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзора), необходимые для выполнения проектов:
- на вид деятельности – работа с источниками ионизирующего излучения при выполнении научно-исследовательских работ;
- на вид деятельности – разработка и конструирование установок для работы с источниками ионизирующего излучения;
УлГУ имеет аттестат аккредитации как испытательный центр по материаловедению.
НИТИ им. С.П. Капицы накомплен значительный опыт проведения комплексных проектов, включающих НИОКТР, по заказам организаций реального сектора экономики – за период с 2015 по 2019 годы коллективом УлГУ выполнено более 90 НИР и ОКР (ОКТР) по 10 отраслям наук, охватывающих приоритетные направления развития науки и технологий, в т.ч. наиболее крупные НИОКТР в предметной области предлагаемого комплексного проекта.
Кколлектив НИТИ им. С.П. Капицы имеет длительный опыт выполнения прикладных НИР и ОКР (ОТР), в т.ч. по заказу и во взаимодействии с предприятиями атомной отрасли:
- Производство стержней управления и защиты с повышенными эксплуатационными характеристиками для действующих и инновационных ядерных реакторов IV-го поколения.
- «Разработка новых технических решений для комплексной модернизации и развития производства реакторных радионуклидов в АО «ГНЦ НИИАР» (в рамках Постановления №218);
- «Разработка и внедрение на базе АО «Институт реакторных материалов» производства источников ионизирующего излучения для обеспечения развития радионуклидной терапии».
- «Разработка оптоволоконных систем мониторинга состояния сухих хранилищ отработанного ядерного топлива».
- Микроструктурные изменения в конструкционных материалах атомной энергетики при эксплуатации.
- «Разработка конструкторской и технологической документации с созданием образца: - управляемой дистанционно системы автоматизированной загрузки и выгрузки образцов (далее по тексту «Системы перегрузки»), содержащих радиоактивные компоненты, для электронного микроскопа Zeiss Merlin; - управляемой дистанционно системы защиты детекторов для электронного микроскопа Zeiss Merlin; - управляемой дистанционно системы наблюдения за загрузкой, выгрузкой и манипуляциями с образцами для электронного микроскопа Zeiss Merlin; - держателей с универсальными (одинаковыми) внешними габаритами для фиксации радиоактивных образцов в камере микроскопа и дальнейших манипуляций с ними, устройств захвата держателей, переноски, временного хранения и транспортировки радиоактивных образцов. «Расчетное обоснование внешнего контура биологической защиты (включая эскиз и чертежи)».
- Разработка и исследование радиационно-стойких и радиационно-модифицированных волоконных световодов для использования в атомной энергетике, медицине, космонавтике и специальной технике, а также волоконно-оптических лазеров и усилителей с радиолюминесцентной накачкой.
- Технология получения альфа-источников на основе Ru-Cm и их применение, 2010-2012.
- Расчетно-экспериментальное обоснование технологии и получения альфа-излучающих радионуклидов медицинского назначения облучением радия-226 в высокопрочном ядерном реакторе.
- Исследование поведения конструкционных реакторных материалов под облучением.
- Разработка физических моделей в обоснование ресурса материалов действующих и разрабатываемых атомных реакторов синтеза и деления.
- Моделирование и исследование радиационно-стимулированной генерации тока в кремниевых структурах.
-Разработка и исследование радиационно-стойких и радиационно-модифицированных волоконных световодов для использования в атомной энергетике, медицине, космонавтике и специальной технике, а также волоконно-оптических лазеров и усилителей с радиолюминесцентной накачкой.
- Исследование поведения активных волоконных световодов под облучением.
- Моделирование поведения под облучением конструкционных материалов для обоснования их ресурса в действующих и разрабатываемых атомных реакторах синтеза и деления.
- Разработка автоматизированного метода оценки ядерного и радиационного рисков объектов хранения радиоактивных отходов и отработанного ядерного топлива.
- Разработка и создание нового источника гамма-излучения и технологий радиационной обработки материалов и изделий.
- Разработка, создание и исследование импульсного радиационно-стимулированного источника тока на основе радионуклида никель-63.
- Разработка моделей поведения под облучением радиационно-стойких сплавов железа с ОЦК-решеткой.
- Моделирование дефектообразования в перспективных реакторных материалах.
- Разработка волоконных датчиков нового типа для мониторинга объектов энергетики (в том числе атомной энергетики) и нужд радиобиологии.
- Моделирование процессов формирования радиационных характеристик европийсодержащих элементов ядерных реакторов в обоснование разработки нового вида источника гамма-излучения.
- Разработка физических материаловедческих моделей для обоснования ресурса действующих и проектируемых атомных реакторов водо - водяного типа.
- Многомасштабное моделирование кинетики структурных изменений ферритных сталей, применяемых в атомной энергетике.
- Исследование процессов первичного радиационного повреждения конструкционных материалов ядерных и термоядерных реакторов путём молекулярно-динамического моделирования.
- Разработка опытного образца диагностического комплекса для раннего генетического неинвазивного определения синдрома Дауна у плода во время беременности, исследование его чувствительности и специфичности;
- Разработка диагностического комплекса для выявления генетического риска развития кардиомиопатий с использованием методов высокопроизводительного секвенирования;
- Создание модели многоуровневой регуляции экспрессии генов посредством микро РНК в раковых клетках после радиационного воздействия;
- Разработка методов обработки экспериментальных данных по экспрессии генов на основе дробно-устойчивой статистики;
- Изучение радиационно-индуцированной динамики малых не кодирующих РНК в раковых клетках с различной радиочувствительностью и разработка биомедицинской технологии оценки радиочувствительности раковой опухоли на основе анализа циркулирующих в кровотоке онкологических больных малых не кодирующих РНК.
НИТИ им. С.П. Капицы имеет значительный опыт проведения комплексных проектов, включающих НИОКТР, по заказам организаций реального сектора экономики, в т.ч. следующие, наиболее крупные НИОКТР в предметной области предлагаемого комплексного проекта:
1) НИОКТР «Разработка новых технических решений для комплексной модернизации и развития производства реакторных радионуклидов в АО «ГНЦ НИИАР».
Цель: выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских и технологических работ, сопутствующих модернизации существующего в АО «Государственный научный центр Научно-исследовательский институт атомных реакторов» производства продукции: изотопов Co-60, I-131, Cf-252; и созданию нового производства для расширения номенклатуры радионуклидной продукции: Lu-177, Sr-89, Y-90, генераторов Ra-223, Ra-224.
В ходе реализации проекта УлГУ созданы и модернизированы технологические процессы производства радионуклидной продукции:
- радионуклида стронций-89 путем изготовления мишеней из изотопно-обогащенного стронция-88, облучения мишеней в реакторе и последующей радиохимической переработки облученных мишеней;
- радионуклида лютеций-177 путем изготовления мишеней из изотопно-обогащенного лютеция-176, облучения мишеней в реакторе и последующей радиохимической переработки облученных мишеней;
- радионуклида иттрий-90, основанного на периодическом радиохимическом выделении иттрия-90 из препарата стронция-90 и его очистке от радиоактивных примесей;
- радионуклидов торий-228 и актиний-227, основанных на изготовлении мишеней из радия-226, их облучении в реакторе и радиохимической переработке для выделения и очистки тория-228 и актиния-227;
- радионуклидов радий-223 и радий-224, основанных на их периодическом радиохимическом выделении из препаратов тория-228 и актиния-227;
- высокодозных источников ионизирующих излучений на основе радионуклида кобальт-60 ;
- радионуклидного препарата иод-131;
- мишеней для наработки калифорния и трансплутониевых элементов.
2) НИОКТР «Разработка и внедрение на базе АО «Институт реакторных материалов» производства источников ионизирующего излучения для обеспечения развития радионуклидной терапии»
Цель проведения НИОКТР - разработка технологических операций и специального оборудования, обеспечивающего реализацию на базе АО «ИРМ» технологических процессов производства источников ионизирующего излучения с радионуклидом иридий-192 и трихлорида лютеций-177.
В ходе реализации комплексного проекта разработаны отдельные технологические операции производства источников гамма-излучения на основе радионуклида иридий-192 для медицинских (высокодозная брахитерапия) и промышленных (гамма-дефектоскопия) применений, а также трихлорида лютеция-177 технического качества.
3) НИОКТР «Разработка, изготовление и установка на микроскоп Zeiss MERLIN™ автоматизированной системы загрузки и выгрузки облученных образцов материалов для изделий, используемых в атомной технике».
Цель: «Разработка конструкторской и технологической документации с созданием образца: - управляемой дистанционно системы автоматизированной загрузки и выгрузки образцов, содержащих радиоактивные компоненты, для электронного микроскопа Zeiss Merlin; - управляемой дистанционно системы защиты детекторов для электронного микроскопа Zeiss Merlin; - управляемой дистанционно системы наблюдения за загрузкой, выгрузкой и манипуляциями с образцами для электронного микроскопа Zeiss Merlin; - держателей с универсальными (одинаковыми) внешними габаритами для фиксации радиоактивных образцов в камере микроскопа и дальнейших манипуляций с ними, устройств захвата держателей, переноски, временного хранения и транспортировки радиоактивных образцов. «Расчетное обоснование внешнего контура биологической защиты (включая эскиз и чертежи)».
Система в целом и отдельные элементы внедрены в производственный процесс НИЦ «Курчатовский институт».
3D-модель и готовое изделие автоматизированной системы загрузки и выгрузки облученных образцов материалов для изделий, используемых в атомной технике.
ВГТРК «Россия 24» демонстрировало телесюжет о работе роботизированной системы загрузки и выгрузки облученных образцов материалов.
4) НИОКТР «Разработка распределенной измерительной системы на основе радиационно-устойчивых и радиационно-чувствительных волоконных световодов для диагностики состояния и контроля режимов эксплуатации энергетического оборудования.».
Целью проекта являлась разработка новых технических решений создания волоконно-оптической системы измерения физических величин (дозы облучения, температуры, давления, деформаций и натяжения, флакса), способной функционировать в условиях сильного ионизирующего излучения (прежде всего гамма излучения) и влияния сильных электромагнитных полей (наводок).
В рамках проекта разработан макет волоконного дозиметра. Выработаны предложения и рекомендации по внедрению разработанных волоконно-оптических датчиков температуры и давления, а также волоконных дозиметров на объектах ядерной энергетики, а также в медицинских учреждениях радиологического профиля.
Проведены исследовательские испытания радиационно-упрочненных световодов в условиях реального реакторного излучения (с мощностью гамма дозы 200Гр/с и совокупной дозой до 2МГр).
Разработана волоконно-оптическая система измерения температуры и давления обеспечивающая: разрешение измерений температуры и деформаций – 10-3 от заданного диапазона измерений (например, при диапазоне измеряемых температур 3500С разрешение не хуже 0,50С); температурный диапазон измерений от -500С до 3000С; типичный диапазон измеряемых относительных деформаций – 10-3; способность работать при дозах облучения (гамма облучения) свыше 100 Гр.
Результаты проекта могут быть использованы при разработке оборудования контроля параметров технологических процессов производства радиофармацевтических препаратов.
5) НИОКТР «Разработка систем мониторинга объектов атомной энергетики с использованием распределенных волоконных датчиков температуры и давления (деформаций), а также волоконных дозиметров на основе радиационно-устойчивых и радиационно-чувствительных световодов»
Основной задачей проекта являлась разработка систем мониторинга объектов атомной энергетики, а именно распределенных волоконных датчиков температуры и давления (деформаций), а также волоконных дозиметров на основе радиационно-устойчивых и радиационно-чувствительных световодов.
|
|
В рамках проекта рассмотрены теоретические и экспериментальные аспекты распределенного измерения температуры и давления на основе эффекта вынужденного рассеяния Мандельштама-Бриллюэна (ВРМБ) в радиационно-упрочненных световодах. Разработана действующая модель бриллюэновского датчика температуры и деформаций для мониторинга объектов атомной энергетики Экспериментально исследована чувствительность полностью волоконного интерферометра к натяжению волокна и температуре. Испытан экспериментальный образец датчика в условиях реакторного облучения. |
Исследованы возможности «отбеливания» (лазерного разрушения радиационно-наведенных в световоде дефектов) прежде всего радиационных центров окраски посредством использования ультракоротких (фемтосекундных и субпикосекундных) лазерных импульсов с энергией единичного импульса менее 1 нДж.
Разработана модель модуляции добротности полностью волоконного лазера на основе каскадного процесса рэлеевского рассеяния и ВРМБ.
Разработан действующий макет и представлена соответствующая эскизная конструкторская документация бриллюэновского датчика измерения температуры и деформаций для мониторинга объектов атомной энергетики.
Основное применение результаты найдут при разработке новых способов контроля параметров технологических процессов производства радиофармацевтических препаратов.
6) НИОКР «Разработка и создание робототехнического комплекса с интеллектуальной системой управления для работы в горячих камерах на предприятиях атомной отрасли».
Цель проекта: разработка конструкторских и программно-технических решений в области создания копирующего робототехнического комплекса (РТК) с интеллектуальной системой управления, человеко-машинным интерфейсом для работы в радиационно-защитных камерах (РЗК) предприятий атомной отрасли.
Результат: создан экспериментальный образец робототехнического комплекса (см. фото выше) в радиационно-защитном исполнении, предназначенный для выполнения технологического процесса ручного и автоматизированного перемещения фрагментов массой до 10 кг в радиационно-защитных камерах и передачи их на последующий технологический участок. При этом управление манипулятором возможно на произвольном расстоянии от РЗК.
Состав экспериментального образца РТК:
- роботизированная рука-манипулятор;
- джойстик-трипод с обратной тактильной связью;
- пульт управления с сенсорным экраном;
- стенд-стапель (макет радиационно-защитной камеры);
- программное обеспечение, обеспечивающее ручной и автоматический режимы управления, режимы визуализации, диагностики и протоколирования работы манипулятора.
