Зачем строить атомные ледоколы?
Чем хорошо судно с атомной силовой установкой? Высокой автономностью плавания, зависящей во многом от наличия продуктов на борту. На ледоколе типаАрктика» проекта 22220 запас еды на полгода, а топливо надо менять лишь раз в семь лет. Это даёт кораблям с атомной силовой установкой очень серьёзные возможности для самостоятельных действий.
В чём минус атомных установок — требуется гораздо более квалифицированный экипаж для обслуживания и нужен совсем другой уровень развития атомной энергетики в стране.
Кроме того, возможностями для создания таких судов в мире обладает ограниченное количество стран.
Рентгенография в технике
Мягкое рентгеновское излучение используется в исследованиях, направленных на решение проблемы управляемого термоядерного синтеза. Для запуска процесса нужно создать ударную волну отдачи, облучив небольшую мишень из дейтерия и трития мягким рентгеном из электрического разряда и мгновенно разогревая до плазменного состояния оболочку этой мишени.
Эта волна сжимает вещество мишени до плотности, в тысячи раз большей плотности твердого тела, и разогревает ее до термоядерной температуры. Выделение термоядерной энергии синтеза происходит за короткое время, пока горячая плазма разлетается по инерции.
Способность просвечивать делает возможной рентгенографию — метод визуализации, который позволяет отображать внутреннюю структуру непрозрачного объекта, выполненного, например, из металла. На глаз невозможно определить, прочно ли сварили конструкции моста, герметичен ли шов у газопровода и плотно ли прилегают друг к другу рельсы.
Поэтому в промышленности рентгенография используется для дефектоскопии — контроля надежности основных рабочих свойств и параметров объекта или отдельных его элементов, не требующего выведения объекта из эксплуатации либо его демонтажа.
На эффекте флуоресценции основана рентгенофлуоресцентная спектрометрия — метод анализа, используемый для определения концентраций элементов от бериллия до урана в диапазоне от 0,0001 до 100% в веществах различного происхождения.
При облучении образца мощным потоком излучения рентгеновской трубки возникает характеристическое флуоресцентное излучение атомов, которое пропорционально их концентрации в образце. В настоящее время практически каждый электронный микроскоп позволяет определять без каких-либо затруднений детальный элементный состав изучаемых микрообъектов методом рентгенофлуоресцентного анализа.
Природа икс-лучей
Рентгеновское излучение — это электромагнитное излучение с энергией фотонов от ~100 эВ до 250 кэВ,которое лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением. Оно является частью естественной радиации, возникающей в радиоизотопах при возбуждении атомов элементов потоком электронов, альфа-частиц или гамма-квантов, при котором происходит выброс электронов с электронных оболочек атома. Рентгеновское излучение возникает при движении заряженных частиц с ускорением, в частности, при торможении электронов, в электрическом поле атомов вещества.
Выделяют мягкое и жесткое рентгеновское излучение, условная граница между которыми на шкале длин волн находится около 0,2 нм, что соответствует энергии фотонов примерно 6 кэВ. Рентгеновское излучение является как проникающим, что обусловлено его короткой длиной волны, так и ионизирующим, поскольку при прохождении через вещество оно взаимодействует с электронами, выбивая их из атомов, тем самым разбивая их на ионы и электроны и меняя структуру вещества, на которое оно воздействует.
Характеристики радиоизотопов
Рентгеновское излучение вызывает свечение химических соединений, называемое флуоресценцией. Облучение атомов образца фотонами с высокой энергией вызывает испускание электронов — они покидают атом. В одной или более электронных орбиталях образуются «дырки» — вакансии, благодаря чему атомы переходят в возбужденное состояние, то есть становятся нестабильны. Через миллионные доли секунды атомы возвращаются к стабильному состоянию, когда вакансии во внутренних орбиталях заполняются электронами из внешних орбиталей.
Такой переход сопровождается испусканием энергии в виде вторичного фотона, отсюда и возникает флуоресценция.
Раннее применение рентгена
В течение нескольких лет рентгеновские снимки начали активно использовать для проведения более точных операций. Уже спустя 14 дней после их открытия Фридрих Отто Валкхофф сделал первую стоматологическую рентгенограмму. А вслед за этим они вместе с Фрицем Гизелем основали первую в мире стоматологическую рентгенологическую лабораторию.
К 1900 году, через 5 лет после открытия, использование рентгена при диагностике считалось неотъемлемой частью медицинской практики.
Показательной с точки зрения распространения технологий, основанных на рентгеновском излучении, можно считать статистику, собранную старейшим госпиталем в Пенсильвании. Согласно ей, в 1900 году только около 1–2% пациентов получали помощь с помощью рентгена, в то время как к 1925 году их было уже 25%.
X-лучи в то время использовались весьма необычным образом. К примеру, с их помощью предоставляли услуги по удалению волос. Долгое время этот способ считался более предпочтительным в сравнении с более болезненными — щипцами или воском. Кроме того, рентгеновское излучение использовалось в аппаратах для примерки обуви — примерочных рентгеноскопах (педоскопах). Это были рентгеновские аппараты со специальной выемкой для ступней, а также с окошками, через которые клиент и продавцы могли оценить, как села обувь.
Флюороскоп для обуви // wikipedia.org
Раннее использование рентгеновского изучения с точки зрения современных представлений о безопасности вызывает много вопросов. Проблема была в том, что на момент открытия икс-лучей практически ничего не было известно о радиации и ее последствиях, отчего первопроходцы, пользовавшиеся новым изобретением, сталкивались с его вредоносным эффектом на своем опыте.Негативные последствия повышенного облучения стали массовым явлением на рубеже XIX–XX веков, и люди начали постепенно приходить к осознанию опасности бездумного использования рентгеновского излучения.
«В тяжёлых ледовых условиях»
Ранее КГНЦ разработал систему электродвижения для дизель-электрического ледокола проекта 21180 «Илья Муромец», который в 2018 году вошёл в состав Северного флота. Корабль используется для развёртывания сил флота в ледовых условиях, проводки судов, обеспечения научно-исследовательской деятельности Минобороны в Арктическом регионе.
Вербицкий пояснил, что на «Илье Муромце», построенном на Адмиралтейских верфях, установлена новейшая система электродвижения на основе активных преобразователей частоты.
«Это позволило нам исключить из конструкции системы трансформаторы, которые предназначены для гальванической развязки и регулирования напряжения. В результате система электродвижения стала более компактной и энергоэффективной», — подчеркнул он.
- Дизель-электрический ледокол «Илья Муромец»
- РИА Новости
Главными достоинствами этой уникальной разработки являются экономичность, широкий диапазон мощностей, современные компоненты внешнего управления, встроенные комплексы безопасности и самодиагностики. Конструктивно пропульсивная установка состоит из электрораспределительных устройств и преобразователей, которые регулируют мощность и задают частоту вращения вала.
«Преобразователи — ядро системы. Они управляют гребными электродвигателями. Те, в свою очередь, непосредственно замыкаются на движителе. Передача энергии может происходить через азипод (винто-рулевую колонку) или напрямую», — пояснил Вербицкий.
По его словам, эта система «позволяет ледоколам, буксирам и аварийно-спасательным судам сохранять манёвренность в сильный шторм и в тяжёлых ледовых условиях».
Замена советского поколения
На сегодняшний день ведётся строительство трёх ледоколов проекта 22220 — «Арктика», «Сибирь» и «Урал». По плану, они будут сданы в эксплуатацию в 2020, 2021 и 2022 годах соответственно. В ближайшие годы будут заложены ещё два аналогичных судна. Оператором кораблей будет ФГУП «Атомфлот» (входит в «Росатом»).
Ледоколы проекта 22220 должны заменить находящиеся в строю советские аналоги (проекты 10520 и 10580). Новые отечественные корабли экономичнее и мощнее (60 МВт против 55 МВт). Высокий уровень автоматизации позволит почти в два раза сократить численность экипажа (до 75 человек). Кроме того, благодаря переменной осадке (10,5/8,55 м) ледоколы проекта 22220 смогут уверенно ходить и по глубокой воде, и по мелководью.
Почётный полярник России, кандидат физико-математических наук Виктор Боярский пояснил в интервью RT, что эксплуатация ледоколов проекта 22220 позволит увеличить объём перевозок по Северному морскому пути (СМП). В 2024 году по Северному Ледовитому океану планируется перевезти 80 млн т грузов — в четыре раза больше, чем в 2018 году.
«Очень важно, что ледоколы проекта 22220 смогут заходить в устья рек и создавать более широкие, чем советские корабли, каналы для проводки судов. Эти ледоколы будут ходить по западной ветке СМП
Эффективное движение по более сложному восточному сектору сможет обеспечить только «Лидер», — подчеркнул Боярский.
- Макет ледокола проекта 10510 «Лидер»
К 2035 году Россия планирует построить три корабля проекта 10510. Производство будет осуществляться на верфи «Звезда» (расположенной в Приморье, в городе Большой Камень) в кооперации с Балтийским заводом. «Лидеры» обеспечат круглогодичную навигацию по СМП. Они смогут ломать лёд толщиной 4,3 м (против 3 м у проекта 22220) и создавать канал проводки шириной 52 м (против 34 м). Также эти сверхмощные ледоколы обеспечат необходимую коммерческую скорость танкеров, которая составляет 10—12 узлов (18—22 км/ч).
Также по теме
«Претензии будут только расти»: почему США пытаются оспорить права России на Северный морской путь
В ближайшие дни в китайский порт Цзянсу Жудун прибудут два российских танкера, которые доставят в КНР первую партию сжиженного…
Капитан 1-го ранга в запасе, доктор военных наук Константин Сивков заявил в беседе с RT, что в последние годы Россия добилась серьёзного прогресса в обновлении ледокольного флота. В частности, технологический рывок был совершён в двигателестроительной отрасли.
«Система электродвижения, разработанная в стенах КГНЦ, позволила уменьшить размер главной энергетической установки ледоколов. Ранее движение корабля осуществлялось через турбину, где главный турбозубчатый агрегат вырабатывал электроэнергию и обращал её в электромоторы. Но мы ушли от этой схемы. Сейчас вместо него используется мощный электродвигатель», — пояснил Сивков.
По словам эксперта, современные российские ледоколы отличаются «превосходной манёвренностью, поскольку стало намного проще решать задачи изменения скорости хода». Как полагает Сивков, новая система электродвижения будет широко востребована в гражданском и оборонном секторах.
«Ледоколы проекта 22220 и проекта 10510 будут достаточно экономичными. Это качество имеет большое значение для реализации планов по развитию СМП. Новые системы электродвижения также пригодятся военным. Их интеграция позволит снизить шумность атомных подводных лодок. Мощный электродвигатель, созданный в КГНЦ, поможет ВМФ добиться превосходства над потенциальным противником», — резюмировал Сивков.
Рентген позволяет узнать структуру вещества
Рентгеновская кристаллография — это научное направление, связанное с выявлением структуры вещества на атомном и молекулярном уровнях. Отличительная черта кристаллических тел — многократное упорядоченное повторение в пространственной структуре одних и тех же элементов (ячеек), состоящих из определенного набора атомов, молекул или ионов.
Основной метод исследований заключается в воздействии на кристаллический образец узкого пучка рентгеновских лучей с помощью рентгеновской камеры. Полученная фотография показывает картину дифрагированных рентгеновских лучей, проходящих через кристалл, по которой ученые могут затем визуально отобразить его пространственную структуру, называемую кристаллической решеткой. Различные способы осуществления данного метода получили название рентгеноструктурного анализа.
Фотография дифракционной картины ДНК в ее так называемой B-конфигурации
Некоторые молекулярные биологи предсказывают, что в визуализации наиболее крупных и сложных молекул рентгеновскую кристаллографию может заменить новый метод — криогенная электронная микроскопия.
Одним из новейших инструментов химического анализа стал пленочный сканер Хендерсона, который он использовал в своей новаторской работе в области криогенной электронной микроскопии. Однако этот метод пока остается довольно дорогим и поэтому вряд ли в ближайшее время полностью вытеснит рентгеновскую кристаллографию.
Сравнительно новое направление исследований и технических приложений, связанное с использованием рентгеновских лучей, — рентгеновская микроскопия. Она предназначена для получения увеличенного изображения исследуемого объекта в реальном пространстве в двух или трех измерениях с использованием элементов фокусирующей оптики.
Дифракционный предел пространственного разрешения в рентгеновской микроскопии за счет малой длины волны используемого излучения примерно в 1000 раз лучше, чем соответствующее значение для оптического микроскопа. Кроме того, проникающая способность рентгеновского излучения позволяет изучать внутреннее строение образцов, совершенно непрозрачных для видимого света.
И хотя электронная микроскопия обладает преимуществом несколько более высокого пространственного разрешения, она не является неразрушающим методом исследования, поскольку для нее требуются вакуум и образцы с металлическими или металлизированными поверхностями, что совершенно губительно, например, для биологических объектов.
Денег нет
Как пояснил News.ru старший аналитик «Альпари» Роман Ткачук, в российском бюджете на текущий момент нет свободных средств для подобных проектов.
В этой связи подобный проект является с экономической точки зрения нецелесообразным. В то же время развитие Арктики — одно из приоритетных направлений для России, так что средства на строительство атомного ледокола «Лидер» вполне могут быть изысканы.
По мнению главного аналитика ЦАФТ Антона Быкова, для оценки целесообразности строительства атомного ледокола необходимо рассматривать его в перспективе развития СМП из Азии в Европу. По оценкам российских и иностранных специалистов, СМП обладает рядом преимуществ в морских грузоперевозках в сравнении с классическим маршрутом транспортировки через Суэцкий канал.
Кроме того, не стоит забывать про усиливающиеся в мире геополитические и геоэкономические противостояния, из-за которых создаются риски устойчивости нормальной работы глобальной транспортной системы. Поэтому СМП является крайне важным проектом как для России, так и для азиатских стран, прежде всего Китая.
Основным же недостатком арктического пути является короткий навигационный сезон в 3–4 месяца.
Поэтому необходимость в такого класса судах определённо есть. Самое главное, чтобы реализация этого проекта проходила без набивших оскомину коррупционных историй. Всё-таки строится он будет на бюджетные деньги.
Как идёт работа
В 2015 году мир увидел, что собой представляет атомный ледокол-лидер, хотя готов был только проект. В декабре означенного года проходил Пятый международный форум, посвящённый настоящему и будущему Арктики, и Крыловский научный центр на своём стенде показал макет будущего перспективнейшего корабля. Это был ледокол-лидер проекта 10510. Его мощность планируется в сто двадцать мегаватт, а построен он будет через восемь или девять лет. Торопиться с этим нельзя, нужна инфраструктура и надлежащий грузовой флот. В 2015 году был завершён эскизный проект, а в 2016-м разработан и технический. Теперь готовится конструкторская документация. Благодаря этой работе новый ледокол-лидер можно будет повторять в самых разных комплектациях.
Затем в Кубинке был международный форум «Армия-2016», где эта модель была представлена ещё раз, но уже отличающаяся от первоначальной. Дизайн-проект изменил облик весьма значительно. Атомный ледокол проекта «Лидер» разрабатывается несколькими компаниями. Прежде всего, ЦКБ «Айсберг» — головной разработчик, и Крыловский ГНЦ обязательно согласовывает с ним каждый свой концептуальный проект. В данном случае экстерьер значительно поменялся. В 2017 году началась практическая реализация разработок.
Рентгеновское излучение в медицине
Способность рентгеновских лучей просвечивать материальные объекты не только дает людям возможность создавать простые рентгеновские снимки, но и открывает возможности для более продвинутых средств диагностики. К примеру, она лежит в основе метода компьютерной томографии (КТ).
Внутри кольца, в котором лежит пациент, вращаются источник рентгеновских лучей и приемник. Полученные данные о том, как ткани тела поглощают рентгеновские лучи, реконструируются компьютером в 3D-картинку. Метод КТ особенно важен для диагностики инсульта, и хоть он и менее точен, чем магнитно-резонансная томография головного мозга, зато требует гораздо меньше времени.
Сравнительно новое направление, которое развивается сейчас в микробиологии и медицине, — применение мягкого рентгеновского излучения. При просвечивании живого организма оно позволяет получать изображение кровеносных сосудов, подробно изучать структуру мягких тканей и даже проводить микробиологические исследования на клеточном уровне.
Рентгеновский микроскоп, использующий излучение разряда типа пинч в плазме тяжелых элементов, дает возможность увидеть такие детали строения живой клетки, какие не видит электронный микроскоп даже в специально подготовленной клеточной структуре.
Один из видов лучевой терапии, применяемой для лечения злокачественных опухолей, использует жесткое рентгеновское излучение, что становится возможным благодаря его ионизирующему воздействию, разрушающему ткань биологического объекта. В этом случае в качестве источника излучения используется ускоритель электронов.
Импортозамещение
Со своей стороны ведущий аналитик Forex Optimum Иван Капустянский заявил, что постройка атомных ледоколов и постройка судостроительного комплекса «Звезда» относится к реализации глобального плана по организации Северного морского пути, а также производства отечественных судов, чтобы заменить импорт.
В свою очередь плата за проход судов меняется на ледокольный сбор.
Он считает, что подобного рода проекты необходимы России. Во-первых, они краткосрочно поддерживают рост экономики страны. Во-вторых, фактически это появления значительной статьи доходов в долгосрочной перспективе, что необходимо для нашей экономики, чтобы диверсифицировать нефтегазовые доходы.
Однако, подчёркивает Капустянский, если о необходимости таких проектов речи не стоит, то возникает другой вопрос — насколько экономически выгодны подобные стройки века и как активно они будут использоваться и генерировать прибыль.
Vladislav Kadyshev/Global Look Press
Аналитик консультационного центра «Эшфорд» Роберт Алоян склонен считать, что программа освоения Арктики требует серьёзного подхода и строительство серии крупных ледоколов — это прямой ответ миру о принадлежности северной экономической зоны России к её основной экономической инфраструктуре.
Кроме того, отсутствие серьёзного ледового флота у других стран даёт возможность заработать и на эксплуатации в их экономических зонах.
Можно отметить, что именно сейчас закладываются основы использования ресурсов Арктики на следующие 20–30 лет, и Россия уже далеко впереди всех, говорит эксперт. Чтобы остаться в лидерах, приходится вкладываться в инфраструктуру, судостроение, науку и развивать полярные области. Появление судов типа «Лидер» — это тысячи рабочих мест, активность на полярных маршрутах и экономический вклад в общую структуру доходов бюджета, откуда потом идут выплаты бюджетникам, пенсионерам и инвалидам. Поэтому любой крупный проект, доведённый до эксплуатации, даёт кумулятивный прирост и в ВВП страны.
Это подход к освоению богатств, когда строится инфраструктура и только потом масштабное проникновение даёт результат 100%. Поэтому основной упор должен быть сделан на эффективное использование затрачиваемых и собираемых затем средств, а не на сам проект.
Штраф 100 тысяч за вылов крабов
Ещё в июне 2015 года житель поселка Видяево Мурманской области гражданин Х. совместно с четырьмя приятелями, незаконно выловили в районе полуострова Рыбачий Печенгского района 231 экземпляр краба камчатского.
В отношении его подельников Печенгским районным судом ранее уже вынесены судебные решения по этому делу. А пятый член преступной группировки во время задержания сотрудниками пограничного управления ФСБ России с места преступления скрылся в неизвестном направлении, длительное время находился в розыске.
«Незаконными действиями обвиняемого водным биологическим ресурсам Российской Федерации был причинен ущерб, который в денежном эквиваленте составил более 192 тысяч рублей», — сообщает Прокуратура Печенгского района.
В ходе судебного заседания адвокатом было заявлено ходатайство об освобождении подсудимого от уголовной ответственности с применением судебного штрафа. В виду того, что Х. уже был судим за совершение аналогичного преступления, с учётом мнения государственного обвинителя судом ходатайство защитника было отклонено.
Печенгским районным судом подсудимый был осужден за совершение преступления, предусмотренного ч. 3 ст. 256 УК РФ (незаконная добыча (вылов) водных биологических ресурсов, совершённая с причинением крупного ущерба, с применением самоходного транспортного плавающего средства, группой лиц по предварительному сговору).
В отношении подсудимого вынесен обвинительный приговор. Гражданину Х. назначено наказание в виде штрафа в размере 100 тысяч рублей.
.
Интересно, каким образом и по каким таблицам Прокуратура Печенгского района посчитала ущерб, который понесло наше государство от браконьерского лова гражданином Х., который в составе группы краболовов, выловил в районе полуострова Рыбачий 231 краба?
Ну если государство до апреля 2019 года с вылова многих тысяч тонн этого самого краба, именуемого «биологическим ресурсом Российской Федерации», не имело ни-че-го, как сообщил председатель Комитета по природным ресурсам Николай Николаев, только «денежную пыль», то какой реальный ущерб нанёс браконьер, выловивший две сотни штук этих крабов?
Это большой вопрос!
Надеюсь, что теперь в этом «воровском деле» таки будет наведён порядок, и Россия на деньги, вырученные с продажи крабовых квот, построит себе во славу новый атомный ледокол «ЛИДЕР», который позволит нашей стране и нашим гражданам зарабатывать уже другие деньги, с грузоперевозок по СЕВЕРНОМУ МОРСКОМУ ПУТИ!
На самом верху
Относительно создания таких ледоколов уже принято постановление правительством России, где вопросы финансирования поручено решать нескольким организациям — Минпромторгу России, Минтрансу России, Министерству финансов и государственной корпорации «Росатом». Серийное строительство начнётся после 2020 года. А эскизный проект на сегодняшний день уже готов, и строительство ледоколов 110 МВТ начато. А головной ледокол-лидер будет вдвое мощнее ныне строящихся — шестидесятимегаваттных, как заявил ещё в мае 2015 года Дмитрий Рогозин. Стадии разработки будут преодолены в запланированном порядке: это техническое предложение, затем эскизный проект, после него проект технический и, наконец, рабочий.
А через два года, в конце июня 2017-го, в Петербурге открылся Международный военно-морской салон, где Алексей Рахманов, президент судостроительной корпорации, много рассказывал о перспективах, которые принесёт строительство ледокола по проекту 10510 «Лидер». Он отметил также, что в министерстве промышленности финансируют проект лишь по начальным работам, поскольку технологические аспекты ещё проработаны недостаточно. Именно поэтому формирование финансовой схемы для его постройки ещё не начато. Сроки сдачи ледокола в эксплуатацию предварительно были передвинуты ещё на год. Изначально предполагалось сделать это в 2023 году, а теперь уже называют 2025-й.
Немного характеристик
Конструкция, которую будет иметь атомный ледокол-лидер (проект 10510), уникальна, она сумеет обеспечить проводку сквозь льды даже крупнотоннажных сухогрузов и танкеров, тех, которые сейчас Северным морским путём пользоваться не могут. Новым словом в историю судостроения войдёт то, что судно не будет иметь ни одного одинакового поперечного ребра в остове (шпангоута), что должно обеспечить исключительную проходимость во льдах, которая не по силам ни одному ледоколу такого класса. Конструкторы рассчитали и нашли новые технические решения, благодаря которым ледокол-лидер, фото макета которого помещено в самом начале и в самом конце нашего обзора, сможет легко преодолевать даже не три с половиной, а все четыре метра толщины льда и даже все пять, прокладывая для судов канал шириной более пятидесяти метров.
А по «тонкому» льду (в два метра!) он пройдёт не снижая скорость с четырнадцати узлов. И мощность, запланированная десять лет назад, уже кажется недостаточной. Сто двадцать мегаватт должен иметь как минимум головной ледокол-лидер, 110 МВт конструкторы уже считают вполне заурядной мощностью для такой махины. Ведь обычный ледокол из серии ЛК-60 по двухметровому льду движется со скоростью только два узла, а колею способен проломить не шире тридцати шести метров. Гребные винты на новом судне будут выполнены из графенового материала, и аналогов в мире им нет. Это уникальные изделия, неуязвимые для льда, меняющие форму на оптимальную в зависимости от скорости ледокола, а это значит, что судно скорость не потеряет, но приобретёт манёвренность. Осенью 2017 года исследования — численные, экспериментальные и комплексные — уже будут завершены, а испытания пройдены. автономность судна планируется восьмимесячная (длительность плавания без захода в порт), а срок эксплуатации — сорок лет. Головной ледокол-лидер (проект 10510) планировалось ввести в строй в 2024 году.
Зачем строить разные ледоколы и так много?
На самом деле не очень много. В СССР действовали восемь атомных ледоколов. Шесть классаАрктика» —Арктика»,Сибирь»,Россия»,Советский Союз»,Ямал» и50 лет Победы», и ещё два с меньшей осадкой классаТаймыр» —Таймыр» иВайгач». Последние два использовались в основном для проводки судов по устьям рек. Да, зиму по-прежнему никто не отменял, и выйти из той же Дудинки зимой без ледокола просто нельзя.
Современные атомные ледоколы классаАрктика» могут менять осадку и работать как в условиях открытой воды, так и в реках. Это поможет уменьшить количество разных судов и обходиться ледоколами типаАрктика».
Ресурсы Арктики
Планомерное освоение арктических ресурсов год от года увеличивает грузопоток по СМП. Эпоха индустриального развития связана более всего с исследованием новых акваторий и территорий, богатых ресурсами, в первую очередь — нефтью и газом. Работа эта идёт уже очень давно, и результатами стали Норильская промышленность, Кольская горная промышленность, Ненецкий и Ямало-Ненецкий нефтегазовые комплексы, а также множество других масштабнейших объектов на протяжении всего пути от Кольского до Чукотского полуострова.
Уже сегодня Арктика — это восемьдесят процентов добычи газа, одиннадцать процентов добычи нефти, девяносто пять процентов добычи никеля и сто процентов — апатитов. Все полезные ископаемые, которые дают нам эти территории, даже и перечислить сложно. Грузопоток в Арктике целиком и полностью связан с вывозом этой продукции, а это многие десятки миллионов тонн. Понадобятся не только ледоколы, но и грузовые суда в достаточном количестве, причём самых высоких классов, например — Arc-7. А количество ледоколов нужно удвоить как минимум, потому что все работающие сейчас уже исчерпывают последние гарантийные сроки службы.
Как детектируют рентгеновское излучение
На протяжении длительного времени для детектирования и измерения рентгеновского излучения использовался тонкий слой люминофора или фотоэмульсии, нанесенный на поверхность стеклянной пластинки или прозрачной полимерной пленки. Первый под действием рентгеновского излучения светился в оптическом диапазоне спектра, а у пленки под действием химической реакции менялась оптическая прозрачность покрытия.
В настоящее время для регистрации рентгеновского излучения чаще всего применяют электронные детекторы — приборы, вырабатывающие электрический импульс при поглощении кванта излучения в чувствительном объеме детектора. Они отличаются принципом преобразования энергии поглощенного излучения в электрические сигналы.
Рентгеновские детекторы с электронной регистрацией можно разделить на ионизационные, действие которых основано на ионизации вещества, и радиолюминесцентные, в том числе сцинтилляционные, использующие люминесценцию вещества под действием ионизирующего излучения. Ионизационные детекторы, в свою очередь, делятся на газонаполненные и полупроводниковые в зависимости от детектирующей среды.
Основными типами газонаполненных детекторов являются ионизационные камеры, счетчики Гейгера (счетчики Гейгера — Мюллера) и пропорциональные газоразрядные счетчики. Кванты излучения, попадающие в рабочую среду счетчика, вызывают ионизацию газа и протекание тока, который и регистрируется. В полупроводниковом детекторе под действием квантов излучения образуются электронно-дырочные пары, которые также делают возможным протекание электрического тока через тело детектора.
Основной компонент сцинтилляционных счетчиков вакуумного прибора — это фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), использующий фотоэффект для конверсии излучения в поток заряженных частиц и явление вторичной эмиссии электронов для усиления тока образующихся заряженных частиц. ФЭУ имеет фотокатод и систему последовательных ускоряющих электродов — динодов, при ударе о которые происходит размножение ускоренных электронов.
Вторичный электронный умножитель — открытый вакуумный прибор (работает только в условиях вакуума), в котором на входе излучение рентгеновского диапазона преобразуется в поток первичных электронов и затем усиливается за счет вторичной эмиссии электронов при их распространении в канале умножителя.
По этому же принципу работают микроканальные пластины, представляющие собой огромное количество отдельных микроскопических каналов, пронизывающих пластинчатый детектор. Они могут дополнительно обеспечить пространственное разрешение и формирование оптического изображения поперечного сечения потока падающего на детектор рентгеновского излучения путем бомбардировки выходящим потоком электронов полупрозрачного экрана с нанесенным на него люминофором.
Как создать икс-лучи искусственно?
Рентгеновские аппараты до сих пор широко применяются в целях неразрушающей интроскопии (рентгеновские снимки в медицине, дефектоскопия в технике). Их основным компонентом является рентгеновская трубка, состоящая из катода и анода. Электроды трубки подключаются к источнику высокого напряжения, обычно в несколько десятков и даже сотен тысяч вольт. Катод при нагревании испускает электроны, которые ускоряются за счет создаваемого электрического поля между катодом и анодом.
Сталкиваясь с анодом, электроны тормозятся и теряют большую часть энергии. При этом возникает тормозное излучение рентгеновского диапазона, но преобладающая часть энергии электронов превращается в тепло, поэтому анод охлаждают.
Екатерина Золоторёва для ПостНауки
Рентгеновская трубка постоянного или импульсного действия до сих пор является самым распространенным источником рентгеновского излучения, однако далеко не единственным. Для получения импульсов излучения высокой интенсивности используют сильноточные разряды, в которых происходит сжатие плазменного канала протекающего тока собственным магнитным полем тока — так называемое пинчевание.
Если разряд протекает в среде легких элементов, например в водородной среде, то он играет роль эффективного ускорителя электронов электрическим полем, возникающим в самом разряде. Этот разряд может значительно превышать поле, создаваемое внешним источником тока. Так получают импульсы жесткого рентгеновского излучения с высокой энергией генерируемых квантов (сотни килоэлектронвольт), обладающие высокой проникающей способностью.
Для получения рентгеновского излучения в широком спектральном диапазоне используют ускорители электронов — синхротроны. В них излучение образуется внутри кольцевой вакуумной камеры, в которой по круговой орбите движется узконаправленный пучок электронов высоких энергий, разогнанных почти до световой скорости. Во время поворота под воздействием магнитного поля летящие электроны испускают по касательной к орбите пучки фотонов в широком спектре, максимум которого приходится на рентгеновский диапазон.
