Современная радиохимия в Димитровграде: от исследовательского оборудования до ядерной медицины

Один из ведущих в стране государственных научных центров расположен в Димитровграде, в Ульяновской области. В Научно-исследовательском институте атомных реакторов (ГНЦ НИИАР) госкорпорации «Росатом» работают шесть исследовательских ядерных реакторов. Кроме того, здесь находится крупнейший в Европе комплекс для послереакторных исследований элементов активных зон атомных реакторов, а также современный радиохимический комплекс, обеспечивающий передовые разработки в области ядерных технологий.

Как проекты по разработке инновационных технологических процессов содействуют развитию промышленности и ядерной медицины, включая диагностику и лечение онкологических заболеваний? И что помогает ученым открывать новые элементы таблицы Менделеева? Об этих и других актуальных исследованиях института Наука.РФ рассказал Рафаэль Абдуллов, начальник группы аппаратного исполнения технологий радиохимической лаборатории отделения радионуклидных источников и препаратов.

— Рафаэль, когда Вы поняли, что наука станет профессией?

 — Выбор профессии — это результат случайных закономерностей, с химией я познакомился еще в раннем детстве. Когда мой детский сад закрыли на ремонт, мама стала брать меня на работу в центральную лабораторию завода химического машиностроения. Тогда-то я и научился отличать колбу Вюрца от колбы Энглера и различать раствор кислоты и щелочи с помощью индикаторной бумаги. Получив первый задел теоретических знаний и практических навыков, я осознал, что химия — это наука, которой интересно заниматься. После окончания школы мне предложили обучение в Ульяновском государственном университете по целевому направлению от ГНЦ НИИАР, и я с удовольствием согласился. В вузе начальник отделения радионуклидных источников и препаратов этого научного центра читал нам курс радиохимии, и там я писал свои курсовые и дипломные работы.

— Как такое сотрудничество научного центра с вузом повлияло на Вашу карьеру?

 — Благодаря этому сотрудничеству лично у меня получился «бесшовный» переход от студенческой скамьи к своему рабочему месту. Я всегда советую абитуриентам выбирать вуз, у которого налажено взаимодействие с предприятиями и научными организациями. Появляются возможности вести исследовательскую работу на высоком уровне, писать курсовые и дипломные проекты, проходить практику и стажировки, которые и станут основой будущей профессиональной деятельности.

— Какие исследования Вы сейчас ведете в научном центре?

 — Мы разрабатываем нестандартное внутрикамерное исследовательское оборудование, участвуем в испытаниях макетов и опытных образцов установок в защитном оборудовании. Проводим экспериментальную проверку методов выделения и очистки радионуклидной продукции, что улучшает технологические процессы продуктовой линейки изотопов. Но на данный момент большую часть времени мы посвящаем проекту по созданию производства альфа-излучателей медицинского назначения.

— Где еще, кроме медицины, можно применить Ваши разработки?

 — Наша продукция ориентирована также на промышленность и научные исследования. Например, мы участвуем в разработке методики очистки изотопа берклия (249Bk) для экспериментов по синтезу 119-го элемента таблицы Менделеева, который будут проводить наши коллеги из Объединенного института ядерных исследований в наукограде Дубне.

— Как в лаборатории разрабатывают новые технологические процессы?

 — В институт может обратиться заказчик или группа заказчиков, желающих приобрести какой-то новый препарат. Вначале идет проработка идеи на теоретическом уровне. В лаборатории реакторных методов проводят расчеты и отвечают на вопросы: какой стартовый материал нужно взять, в каком реакторе и сколько времени нужно облучать, сколько получится целевого радионуклида и сколько примесей? Исходя из этого, мы думаем над методами очистки. На этом этапе мы можем проверять свои гипотезы на имитаторах, на других изотопах того же элемента, как стабильных, так и радиоактивных. В случае положительных результатов готовим тестовую мишень, при облучении которой получится минимальное количество требуемого изотопа. После облучения в реакторе мы проводим выделение и очистку экспериментального образца.

— И сколько подобных экспериментов Вы обычно проводите?

 — Чтобы понять, какие реальные характеристики мы можем обеспечить в плане содержания примесей, иногда их нужно провести несколько. На этом этапе возможны тестовые поставки: заказчики тоже проверяют, устроит ли их такое качество или нет. Если все хорошо, то принимается решение о создании производства. На этом этапе нам нужно адаптировать наши методики очистки под выбранное защитное оборудование — камеры или манипуляторные боксы. Мы этим занимаемся совместно с одним из производственных подразделений. Первые партии продукции они выпускают под нашим наблюдением, потом уже обращаются к нам, если только возникают какие-то сложности или требуется внести плановые изменения в технологический процесс.

— Как организован контроль качества продукции?

 — Разработка методов контроля — тоже наша задача, если требуются какие-то химические операции, например, химическое выделение следов какой-либо примеси перед измерением. Полученную методику мы передаем в работу аналитическому отделу, сотрудники которого занимаются контролем качества каждой партии.

— С какими сложностями сталкивается Ваша группа в процессе разработки новых препаратов?

 — Мы не просто отрабатываем методики получения и очистки, а создаем конструкцию нестандартного технологического оборудования, с помощью которого эту методику можно реализовать. Производство осуществляется в тяжелых боксах и камерах с использованием дистанционных манипуляторов. Дело в том, что работа руками и манипуляторами очень сильно отличается по технике выполнения. Поэтому не любые операции, которые с легкостью можно сделать вручную, могут быть повторены в защитном оборудовании. Мы продумываем каждую мелочь: как оборудование будут монтировать, как эксплуатировать, как ремонтировать и даже как демонтировать, когда его жизненный цикл будет закончен.

— Какие основные требования к безопасности предусмотрены при работе с радионуклидными источниками?

 — Безусловно, в работе с радиоактивными веществами безопасность всегда должна быть приоритетом под номером один. Конкретные особенности работы зависят от количества радиоактивных веществ, с которыми мы работаем. С индикаторными (малыми) количествами можно работать в перчатках в вытяжных шкафах. Начиная с определенных величин, используются герметичные перчаточные боксы. Их основное предназначение — избежать контакта радиоактивных веществ с кожными покровами и защитить персонал от радиоактивных аэрозолей. Для работы с большими количествами используют тяжелые манипуляторные боксы или «горячие камеры», где все манипуляции выполняют при помощи специальных копирующих движения оператора манипуляторов.

— С каким количеством радиоактивных веществ Вы работаете чаще всего?

 — Во-первых, нужно понимать, что в лаборатории мы не работаем с большими количествами радиоактивных веществ. Наша задача — разработать методы очистки и продемонстрировать их работоспособность на небольших количествах, а задача получения коммерчески значимых объемов лежит на производственных участках. Поэтому мы всегда берем в работу такие количества радионуклидов, с которыми можно работать в вытяжных шкафах или перчаточных боксах. Во-вторых, многие работы проводятся с ограничением по времени. То есть перед началом работы дозиметристы проводят замеры и вычисляют, сколько времени можно безопасно работать с тем или иным препаратом.

— В чем особенности работы с новыми радионуклидами?

 — Перед началом новой серии экспериментов выпускается обоснование безопасности. В нем указывают предельные значения, которые нельзя превышать, проводят расчет дозовой нагрузки, рассматривают возможные внештатные ситуации и описывают алгоритм действий персонала для определенных случаев. Когда радиохимический процесс отработан, его можно передавать уже в производство.

— Расскажите о значимых достижениях вашей группы за последнее время?

 — Отмечу переход на новую стартовую композицию для облучения радионуклида радия (226Ra). Она позволяет эффективнее отводить тепло от облучаемого материала, а также имеет более высокую температуру плавления. Это означает, что мы сможем поместить больше стартового материала в одну мишень и получить больше полезных продуктов, таких как 223Ra, радиоактивные изотопы тория (227Th, 228Th), радионуклид актиния (225Ас). Второе достижение, которое хотелось бы обозначить — это начало поставок тестовых партий 228Th. Тут как раз тот случай, когда научная лаборатория дополнительно выполняет производственную функцию. Кроме того, в этом году группа сотрудников нашего отделения, включая меня, стала лауреатом Конкурса на соискание премии госкорпорации «Росатом» в области науки и инноваций.

— Поздравляем с заслуженной наградой! Поделитесь, пожалуйста, подробностями об этой премии?

 — Ее присуждают молодым ученым-атомщикам. Мы получим премию за создание производства 223Ra, 225Ас и 227Th, это короткоживущие альфа-эмиттеры медицинского назначения. Их применяют при лечении онкологических заболеваний. Наш проект возглавила Ирина Буткалюк, а в состав команды вошли также Вероника Аббязова, Мария Кожанова и Дмитрий Перепелкин. Кстати, соревновались мы с 30 сильнейшими командами атомной отрасли, поэтому действительно гордимся этой победой!

— Рафаэль, благодарим за интервью и желаем успехов в Вашей исследовательской работе!

 — Спасибо!

В новых выпусках журнала мы продолжим рассказывать о сотрудниках ГНЦ НИИАР и их проектах. Узнать о том, как устроена атомная энергетика, как атомные технологии меняют мир сегодня, и о профессиях отрасли, можно из наших материалов:

• Безопасный атом;
• Кванты, изотопы, сверхматериалы;
• Энергия роста: истории профессионалов.

Беседовала Светлана Минеева