Технологии на базе электронных пучков

Технологии на базе электронных пучков

Электронно-лучевым технологиям, основанным на применении ускорителей электронов, присуща высокая чистота во всех отношениях и безопасность производства. При работе в диапазоне энергии 0,4--10,0 МэВ не образуются радиоактивные элементы, что делает ускоритель безопасным в этом смысле. Ускоритель можно практически мгновенно выключить и прекратить облучение, поэтому радиационная защита требуется только для ускоряющих элементов системы на время работы, а в нерабочем состоянии ко всему оборудованию можно относиться как к обычному электротехническому оборудованию с соблюдением соответствующих норм безопасности.
Лидируещее положение в сфере промышленного использования ускорителей электронов занимают технологии, связанные с полимеризацией различных мономеров, окислением, галоидированием, сульфохлорированием, радиационно-химическим крекингом углеводородов, вулканизацией и сшиванием полимеров, радиационной теломеризацией и получением привитых полимеров. Ряд технологий основан на термическом воздействии электронного пучка и связанном с ним изменением структуры материала (сварка, резка, поверхностная закалка, наплавка, вжигание). Значительный прогресс достигнут в разработке технологий использования электронных пучков при очистке отходящих газов промышленных предприятий, обработке отстоев городских отходов, обеззараживании сырья и продуктов (в том числе и обработке продуктов питания), стерилизации медицинских изделий и препаратов.

Возможности технологий основанных на электронных пучках :

Нчиная с 1970 года Институт ядерной физики СО РАН разрабатывает и производит ускорители электронов типа ЭЛВ и ИЛУ предназначенные для широкого применения в промышленности и исследовательских радиационно-технологических установках, рассчитаннык на длительную непрерывную круглосуточную работу в промышленных условиях. На международном рынке мы успешно конкурируем с другими фирмами-производителями ускорителей. Мы готовы использовать для наших ускорителей вспомогательное оборудование, производимое в стране покупателя.

Контактные адреса по вопросам приобретения ускорителей электронов производства ИЯФ СО РАН для промышленных применений:

Модификация полимерной изоляции кабелей и проводов.
    В результате облучения происходит направленное изменение свойств изоляции: она становится термо-, огне-, масло-, радиационно- стойкой, либо с объединенной резистивностью к этим агентам, что делает возможным использовать дешевые провода и кабели с изоляцией из полиэтилена вместо дорогих проводов с изоляцией из тефлона. Сечение проводов, обрабатываемых ускорителями,   от 0.1 до 120 мм. Для модификации изоляции кабелей и проводов реализуется процесс 4-стороннего облучения. Производительность ( в зависимости от состава композиции и сечения) - до 500 м в минуту.
Производство термоусаживаемых труб, пленок и лент.
Производительность обработки достигает 1000~ кг/час. Как правило, ускорители для облучения кабельных и термоусаживаемых изделий используются круглосуточно.
Производство теплостойких полиэтиленовых труб.
Радиациооно-модифицированные полиэтиленовые трубы могут применяться для перекачки любых жидкостей с температурой до 100⁰С и под давлением 6*10⁵ Па. Такие трубы могут эксплуатироваться в сетях горячего водоснабжения более 25 лет.
Производство искусственной кожи.
Электронный пучок используется для полимеризации композиционных материалов при производстве кожеподобных материалов с комплексом свойств (термо-, хладо-, пожаро-, масло- и пр. стойкость). Радиационно-химическая технология дает возможность получать как безосновные материалы, так и покрытия на подложках различного типа. Это материал - для защит, укрытий, обуви, сумок и т.д. Он используется в Армии, нефтегазовой промышленности, везде, где условия эксплуатации достаточно суровы. Применение ускорителей приводит к уменьшению количества компонентов исходного сырья, упрощению и удешевлению рецептуры композиций, исключению дорогостоящих токсичных взрывоопасных инградиентов, устранению вредных выбросов, уменьшению энергозатрат и увеличению производительности в несколько раз. Производительность - до 1000 кв.м/час.
Производство самоадгезивных и резино-технических изделий.
Ускорители электронов применяются для производства самоадгезивных и резино-технических изделий. Одной из наиболее интересных перспектив применения электронных пучков является возможность их использования для производства медицинских изделий из резины (детские соски, всевозможные прокладки, презервативы и т.п.). Исследования показали, что практически все типы каучуков хорошо сшиваются (вулканизируются) под воздействием электронного пучка без применения дополнительных химических реагентов. Учитывая резко возросшие требования к экологической чистоте производства и биологической безопасности медицинских изделий, применение ускорителей в этих производствах имеет неоспоримые преимущества.
Производство композиционного материала для мягкой кровли.
Предназначен для устройства кровель жилых, общественных, промышленных зданий и сооружений. Это - рулонное полимерное полотно, сформированное из резиновой смеси на основе каучуков общего назначения с последующей вулканизацией электронным пучком.
Радиационная вулканизация лент.
Возможна вулканизация двух типов лент : полисилоксановой и резиновой. Использование ускоренных электронов для радиационной вулканизации изделий позволяет получать вулканизаты с высокими диэлектрическими свойствами, обладающие высокой термостойкостью, влагостойкостью и т.д.
Радиационная отделка тканей.
Радиационно-химическая прививка акриловой и метакриловой кислот и их солей к хлопчатобумажным тканям производится пучком электронов для придания тканям антимикробных свойств.
Производство геля.
Гель производится на основе полиэтиленоксида под воздействием электронного пучка.
Производство препрегов.
Препреги производятся на основе углеродных волокнистых наполнителей и полимерных связующих.
Отверждение лако-красочных покрытий.
Отверждение лако-красочных покрытий в последнее время часто производится с помощю ускоренных электронов. Нужно сказать что этот метод получил широкое распространение. Лако-красочные покрытия отверждаются для стройиндустрии с производительностью до 500   кв.м/час. Отверждение полиэфирных покрытий с помощю заряженых частиц имеет приимущество по сравнению с существующими методами сушки: зачительно сокращается продолжительность процесса отверждения, уменьшаются рабочие площади, уменьшается толщина покрытий и улучшается их качество. Низкая температура отверждения позволяет получать покрытия на изделиях из теплочувствительных материалов.
Поверхностная наплавка и закалка металлов.
Закалка металлов происходит посредством нагрева мощным потоком электронов и имеет несколько приимуществ по сравнению с другими видами поверхностной закалки. По сравнению с такими видами закалки как лазерная, плазменная и другими видами поверхностного нагрева прогревать металл электронами можно на более значительную глубину благодаря высокой проникающей способности электронов. Ещё одно преимущество - это способность нагревать изделия различных размеров и форм, что невозможно при применении токов высокой частоты. Благодаря этой технологии быстрый нагрев и закалку изделий можно осуществлять на воздухе без применения защитных средств. Структура облученного слоя обладает высокой степенью дисперсности. При облучении достигается более высокое значение механических свойств по сравнению с многими другими видами термообработки металлов. Радиационная обработка твердосплавного инструмента позволяет повысить его стойкость в среднем на 23%. Стойкость штампов после радиационной обработки возрастает в 2,6 раза.
Получение изделий со свойствами биметалла.
Быстрый локальный нагрев и последующее охлаждение изделий из сталей аустенитно-мартенситного класса приводит к образованию областей с отличающимися физическими свойствами. Изделия со свойствами биметалла получают путём обработки сталей и сплавов электронами высокой энергии. Процесс может происходить практически без помощи процессов теплоперераспределения, но за счет большой проникающей способности электронов, при этом изделие прогревается мощным пучком злектронов на значительную глубину. Высокая локальность пучка электронов позволяет обрабатывать строго ограниченные объёмы металлов и получать резко разграниченные магнитные и немагнитные области или изделия, две части которых будут иметь различные термические коэффиценты линейного расширения.
Сварка и резка электронным пучком при атмосферном давлении.
Высокотемпературные процесы при производстве гибридных интегральных схем.
Разработана технология вжигания толстопленочных покрытий электронным пучком вне вакуума для изготовления гибридных интегральных схем. Под эту технологию разработаны также новые толстопленочные покрытия: обладающее высокотемпературной сверхпроводимостью (критическая температура - 79 - 81 ^oK), газочувствительное полупроводниковое покрытие (сенсор на аммиак и метан), покрытие с диэлектрической проницаемостью, резко зависящей от температуры.
Синтез керамических материалов.
Производство мелкодисперсных порошков.
Деструкция целлюлозы.
Производство катализатора синтеза аммиака.
Очистка отходящих газов.
Ускорители применяются для очистки отходящих газов металлургического производства от окислов азота и серы перед выпуском их в атмосферу. Отходящие газы из котла попадают в холодильник, затем под пучок электронов. После облучения газ поступает на электростатический фильтр, на нем осаждаются окислы азота и серы. С помощью пучка ускоренных электронов может также производиться разделение газовых продуктов, например, очистка электролитического хлора от примеси водорода.
Очистка сточных вод.
С помощью ускорителей электронов в целях защиты окружающей среды производится очистка грунтовых вод и промышленных стоков, обеззараживание стоков животноводческих комплексов, обработка сухих отстоев городских отходов с последующим их использованием в качестве удобрений.
Дезинсекция зерна.
Стерилизация медицинских изделий.
В большинстве развитых стран для стерилизации одноразовых шприцов применяется радиационный метод с применением ускорителей электронов, как наиболее безопасный и экологически чистый из всех известных методов. Также этот метод может успешно применяться для стерилизации другого медицинского инструментария: систем переливания крови, шовного материала, одноразовых гинекологических наконечников, упаковок и посуды для медицинских нужд, а также для изготовления стерильной хирургической одежды и медицинского белья.
Иммобилизация биологически активных веществ.
    Достоинствами применения радиационной технологии в сравнении с обычными классическими методами иммобилизации являются: существенное снижение стоимости производства продукции; высокая скорость технологического процесса (облучение в потоке); уменьшение теплового и химического загрязнения; сокращение количества химических ингедиентов необходимых для иммобилизации протеаз; более эффективное использование электроэнергии; продолжительный срок службы оборудования. Отработана технология производства медицинских и ветеринарных препаратов на основе иммобилизованных ферментов, а также компонентов, используемых для очистки отходов мясомолочной и целлюлозной промышленности. Исследуются новые компоненты для радиационной иммобилизации (сыворотки, экстракты лекарственных растений) с целью создания биологически активных веществ пролонгированного действия, устойчивых к воздействиям окружающей среды.

Исследования.

Ускорители электронов удобны для проведения исследований благодаря широкому диапазону и высокой стабильности параметров электронного пучка и зоны облучения, простоте управления. Исследователи и экспериментаторы (химики, биологи или другие специалисты) работают с ускорителем без специального обучения. Набор программного обеспечения позволяет формировать требуемое дозное поле с высокой точностью и повторяемостью. В Институте ядерной физики СО РАН оборудованы специальные стенды с ускорителем мощностью 100 кВт для проведения исследований и отработки электронно-лучевых технологий. Наши потенциальные заказчики могут здесь проводить эксперименты с электронным пучком.

Контактные адреса по вопросам проведения исследовательских работ на стендах ускорителей электронов для промышленных применений в ИЯФ СО РАН:

Вверх Технологии на базе ускорителей