Научно-технический отдел ускорительных технологий (НТО УТ)

В Отдел входят следующие подразделения:

 

  • Лаборатория физики ускорительных процессов;
  • Технические службы в составе:
  • — служба технологическая;

    — служба механики;

    — служба электротехническая;

    — служба радиоэлектроники и ВЧ систем;

    — служба инженерно-техническая;

  • Экспериментальная установка ускоритель УКП-2-1;
  • Экспериментальная установка циклотрон У-150М;
  • Научно-производственный центр радиохимии и производства изотопов, включая

    — экспериментальная установка циклотрон Cyclone-30;

  • Научно-производственный центр радиационных технологий, включая
  • — экспериментальная установка ускоритель ЭЛВ-4;

    — экспериментальная установка ускоритель ИЛУ-10.

История создания лаборатории

Работы по ускорительной тематике в Институте ядерной физики с 1964 года велись силами трех лабораторий (ускорительных процессов; ионной оптики, автоматизации ускорительных процессов).

К достижениям Института ядерной физики в этой области относится, прежде всего, ввод в действие в 1967 году «классического» циклотрона с фиксированными параметрами и энергией 10 МэВ/нуклон. Проект циклотрона был разработан в НИИЭФА им. Ефремова (г. Ленинград) совместно с сотрудниками Института атомной энергии им. Курчатова (г. Москва). Ускоренные частицы выводились из циклотрона и транспортировались в экспериментальный зал на единственную мишень.

С целью расширения экспериментальных возможностей была начата работа по созданию изохронного циклотрона на базе имеющегося «классического». Был проведен тщательный теоретический анализ движения ионов в секторных магнитных полях. Определены наиболее важные параметры орбит в циклотроне.

Перевод циклотрона в изохронный режим с регулируемой энергией ионов и максимальной энергией до 30 МэВ/нуклон был осуществлен в 1972 году. Этот циклотрон стал первой как в СССР, так и на азиатском континенте регулярно эксплуатируемой установкой, на которой были получены максимальные энергии протонов (для циклотронов).

На различных этапах работы по созданию «классического», а затем изохронного циклотрона и совершенствованию его систем внесли весомый вклад многие сотрудники Института ядерной физики. Решающая роль в этих работах принадлежит руководителю Отдела физики низких и средних энергий академику АН КазССР Л.М.Неменову. Трудно также переоценить значение деятельности главного инженера циклотрона С.И.Прокофьева. Большой вклад в эти работы внесли и многие другие сотрудники Института: В.А.Мещеров, П.Д.Федоров, А.А.Арзуманов, С.П.Рыбкин, О.К.Анисимов, В.Н.Воротков, В.Ф.Езерский, Д.Д.Громов, В.Г.Круглов, Н.А.Ананьин, В.Ф.Гельвер, Ю.С.Попов, В.М.Ткачук, С.С.Баталин, В.Н.Батищев, В.И.Герасимов, М.С.Горьковец, М.Х.Нигматов, Б.А.Волков, В.П.Завезионов и многие другие.

 


 


 

Следует отметить разработку и ввод в действие малогабаритного циклотрона с энергией 1 МэВ, на котором отрабатывались различные системы действующего циклотрона, а также реконструкцию системы разводки выведенного пучка с организацией возможности облучения трех дополнительных мишеней.

Циклотрон У150-М был введен в действие в 1965 году и модернизирован в 1972 году. Используется для производства изотопов, проведения исследований в области ядерной физики, физики деления, радиационного материаловедения, адаптации и разработки ядерных технологий.

 


  • Циклотрон У150М ф1

  • Каналы транспортировки циклотрон У150М


 

Перезарядный ускоритель УКП-2-1 разработан и изготовлен в 1987 году. Является базовой установкой для исследований в области физики твердого тела, ядерной физики низких энергий, ионной имплантация, услуг по анализу образцов.

Ускоритель электронов ЭЛВ-4 был установлен и запущен в эксплуатацию в 1993 году как базовая установка для адаптации и развития электронно-лучевых технологий в Казахстане.

В 2006 году в Институте ядерной физики под руководством Лысухина С.Н. был сформирован Отдел ускорительных технологий, включающий в себя все ускорительные установки, а также подразделения, непосредственно связанные с технологическим использованием пучков ускоренных заряженных частиц.

Ускоритель электронов ИЛУ-10 смонтирован в Корпусе радиационной стерилизации (КРС), введен в эксплуатацию в 2016 году. Разработан для использования при отработке новых радиационно-технологических процессов, а так же в технологических линиях промышленных предприятий. В настоящее время этот ускоритель является одной из наиболее мощных и экономичных облучательных установок в Республике. Ускоритель используется для стерилизации медицинских изделий, производства медицинских повязок из гидрогеля.

Циклотрон Cyclone-30 смонтирован в Корпусе производства радиофармпрепаратов (КПРФП), введен в эксплуатацию в 2016 году. Cyclone-30 был специально спроектирован для производства радиоизотопов, но может быть использован в исследовательских и промышленных целях.

Основные направления работ

Сотрудники Отдела ускорительных технологий обеспечивают бесперебойную работу установок, проводят научно-исследовательские работы по их модернизации, выполняют аналитические работы с использованием пучков заряженных частиц, разрабатывают и внедряют ядерные и радиационные технологии, связанные, в частности, с производством радиоизотопов.

Основные направления работы НТО УТ в области развития ядерных и радиационных технологий:

 

  • Развитие ядерных технологий производства радиоактивных изотопов:
  • — технология производства радиофармпрепаратов;

    — технология производства радиоактивных изотопов;

  • Развитие радиационных технологий на базе ускорителей:
  • — технология радиационной стерилизации;

    — технология производства полимерных гидрогелей;

  • Развитие ядерно-физических методов анализа:
  • — метод резерфордовского обратного рассеяния;

    — рентгеновский анализ с ионным возбуждением;

    — резонансные ядерные реакции;

    — протонный микрозонд;

    — ускорительная масс спектрометрия;

    — рентгенофлуоресцентный анализ;

    — нейтронно-активационный анализ.

 

Материально-техническая база

В состав отдела входят такие базовые установки как изохронный циклотрон У-150М, электростатический ускоритель УКП-2-1, ускоритель электронов ЭЛВ-4, ускоритель электронов ИЛУ-10, циклотрон Cyclone-30.

В результате реализации проекта «Центр ядерной медицины и биофизики» благодаря созданию КПРФП значительно расширились производственные мощности ИЯФ по производству радиоактивных изотопов для медицины и радиофармпрепаратов, а также выросли возможности по объемам услуг по стерилизации различных изделий вследствие создания КРС.


КРС


 

КПРФП предназначен для производства радиоактивных изотопов, в том числе 201Tl и 18F, производства радиофармпрепаратов на их основе и генераторов Тс-99m в «чистых» условиях.

В корпусе проводятся радиационно-опасные работы по I, II и III классу технологического и производственного характера с радиоактивными веществами в открытом виде. Основными видами работ являются: наработка радиоактивных изотопов на циклотроне Cyclone-30 и производство радиофармпрепаратов.


Циклотрон С30 пультовая

 


Циклотрон С30 фото 1


 


циклотрон С30 фото 2


 

Основное оборудование:

  • циклотрон с каналами транспортировки пучка (4 линии), включая три станции для облучения твердотельных мишеней с системой пневмопочты и одну станцию для облучения жидкой мишени с системой транспортировки;
  • 18 «горячих» камер с технологическим оборудованием;
  • системы воздухоподготовки для «чистых» производственных помещений;
  • системы вытяжки и фильтрации воздуха из производственных помещений;
  • установки охлаждения воды (чиллеры).

 


 


 

КРС предназначен для проведения стерилизации медицинских изделий однократного использования с применением облучательной установки ИЛУ-10 — шприцев, игл, комплектов для переливания крови и одежды для медицинского персонала.

Основное оборудование:

  • ускоритель электронов;
  • транспортная линия;
  • система вентиляции и воздухоподготовки для производственных помещений.

 


 


 

Имеющиеся ускорительные установки позволяют развивать и использовать радиационные технологии, а также продавать товары и услуги в следующих областях народного хозяйства Казахстана: здравоохранение, фармацевтика, пищевая промышленность, образование и наука.

Особо следует отметить, что даже адаптация уже известных в мире технологических разработок (приобретение которых за рубежом стоит, как правило, очень дорого для относительно небольшого рынка Республики) позволяет насытить отечественный рынок товарами и услугами наукоемких производств. При этом стоимость товаров и услуг значительно ниже зарубежных, что позволяет расширять рынок потребителей в Казахстане. В свою очередь, иногда наличие отечественного производителя полностью определяет жизнеспособность некоторых направлений отраслей народного хозяйства. Например, наличие отечественного производителя радиофармпрепаратов для ядерной медицины определяет условие существование методов ранней диагностики.

Услуги лаборатории

 

Услуги НТО УТ:

На электронных ускорителях Отдела производится стерилизация изделий медицинского назначения: одноразовых шприцев, катетеров, бинтов, ваты, хирургических перчаток, пластиковых флаконов, наборов одноразовых салфеток для новорожденных и др.

Благодаря наличию установки УКП-2-1 Отдел ускорительных технологий может определять широкий круг элементов от натрия до урана в образцах с заранее неизвестным составом. Возможно проведение анализа образцов с использованием ядерно-физических методов в области экологии, радиоэкологии, медицины, археологии и промышленного производства.

Институт ядерной физики силами Отдела ускорительных технологий оказывает услуги по проектированию (разработка проектной документации, требований к инженерным коммуникациям, расчеты биологической защиты) объектов использования атомной энергии.

За период с 2006-2019 гг. наши специалисты приняли участие в разработке таких проектов, как:

 

  • Междисциплинарный научно-исследовательский комплекс в г. Астана (ускоритель ДЦ – 60);
  • Республиканский диагностический центр (г. Астана, ускоритель Cyclon-18);
  • Ускорительный комплекс для синтеза сверхтяжелых элементов DC-350;
  • Комплекс радиационных технологий и корпус радиационной стерилизации «Парк ядерных
    технологий» (г. Курчатов, ускорители электронов ЭЛВ-4 и ИЛУ-10);
  • Отделение радионуклидной диагностики и терапии областного онкодиспансера (г.Семей,
    ускоритель Cyclon-18);
  • КРК (клинико-реабилитационный комплекс) медицинского центра Управления делами Президента
    РК;
  • Мобильные хранилища закрытых радиоактивных источников;
  • Биологическая защита таможенно-инспекционных досмотровых комплексов на основе ускорительной
    техники;
  • Центр ядерной медицины и биофизики (г. Алматы, ускорители ИЛУ-10 и Cyclone-30);
  • Рабочий проект «Строительство хранилища» (для отработавших источников ионизирующего
    излучения);
  • Создание технологического участка производства радиоизотопа кобальт-57 в промышленных
    объемах.

 

Продукты НТО УТ:

В НТО УТ налажено регулярное производство следующих продуктов:

 

  • «Натрия пертехнетат 99mTc, раствор для инъекций» из транспортируемого 99Мо/99mTc
    генератора;
  • «Натрия йодид 131I, раствор» для диагностики заболеваний щитовидной железы;
  • «18F-Фтордезоксиглюкоза, раствор для инъекций»;
  • Гидрогелевые повязки стерильные “AQUA DRESS” различных наименований;
  • Аппликации гидрогелевые стерильные “AQUA DRESS” различных наименований.

 

Ведется регулярное производство балк растворов радиоактивных изотопов 57Co 109Cd.

Возможно производство закрытых радионуклидных источников в герметичных оболочках. Освоен выпуск нескольких типов источников с изотопами Ir-192, Sb-124, Cd-109, Co-60, Cs-137, Ra-226, Tl-204 для промышленной радиографии и приборов технологического контроля.

 

На этапе регистрации:

  • «99mТс-ДТПА» — набор реагентов к технецию для диагностики заболеваний почек;
  • «Натрия о-йодгиппурат131I, раствор для инъекций» для диагностики заболеваний почек;
  • «99mТс-фитат» набор реагентов к технецию для диагностики заболеваний печени;
  • «99mТс-МДФ» набор реагентов к технецию для диагностики заболеваний скелета.

 

На этапе клинических испытаний:

  • «Натрия йодид 131I, раствор для терапии» для терапии рака щитовидной железы и гипертиреоза;
  • «Таллия хлорид 201Tl, раствор для инъекций» для диагностики заболеваний сердечно-сосудистой
    системы;
  • «153Sm -ЭДТМФ» для паллиативного лечения костных метастазов при различной локализации
    опухоли;
  • «18F-ФЛТ» для определения скорости пролиферации раковых клеток методом ПЭТ;
  • «99mТс-МДФ» набор реагентов к технецию для диагностики заболеваний скелета.

 

На этапе разработки:

  • технология производства балк-раствора хлорида германия 68Ge;
  • технология получения РФП для терапии трижды негативного рака молочной железы на основе
    «Элаголикс-177Lu».

 

Начальник НТО УТ
Орешкин Павел Анатольевич

тел. +7 777 296 96 95
E-mail: oreshkin@inp.kz