Учёные из Института химии твердого тела и механохимии СО РАН и ФНПЦ «Алтай» достигли значимых результатов в области модификации материалов. На промышленном ускорителе ИЛУ-6 они выполнили успешные эксперименты по радиационно-химической обработке ключевого полимера-связующего для ракетных твердотопливных систем. Результаты исследований впечатляют: данный метод существенно сокращает время вулканизации полимера примерно на треть. Это перспективное технологическое усовершенствование не только ускорит производство топлива, но и внесет вклад в повышение его эксплуатационной безопасности.
Ключевая роль полимеров в создании топлива
Полимеры играют незаменимую роль связующего компонента при изготовлении ракетного топлива. Борис Петрович Толочко, главный научный сотрудник ИХТТМ СО РАН, использует образное сравнение: "Твердотопливные ракетные двигатели можно представить как своеобразные булочки с изюмом. Полимер здесь — это «тесто», равномерно обволакивающее микроскопические частицы горючего («изюм») и других топливных компонентов. Растворенный полимер заливается в формы, после чего инициируется длительный (занимающий десятки дней) процесс вулканизации при использовании специальных инициаторов и повышенной температуры."
Проблема равномерности и её решение
Главной задачей при производстве является абсолютно равномерное распределение частиц горючего по всему объему топливной массы. Протяженный период вулканизации создает риск расслоения или осаждения компонентов, что резко ухудшает эксплуатационные характеристики топлива и его надежность.
Радиационная модернизация на ускорителе ИЛУ-6
Исследовательская группа под руководством Петра Ивановича Калмыкова (ФНПЦ «Алтай») провела цикл экспериментов по облучению полимеров на мощной установке ИЛУ-6 в Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН. Борис Толочко поясняет механизм воздействия: "Излучение способствует разрыву некоторых связей в молекулах полимера, в результате чего формируются высокоактивные радикалы. Эти частицы с открытыми связями гораздо охотнее взаимодействуют между собой, эффективно "сшиваясь" в прочную структуру". Учёные установили важный факт: предварительно обработанные радиацией образцы вулканизируются на 30% быстрее контрольных. Теоретически данный эффект может быть усилен повышением дозы облучения для создания еще большей концентрации активных радикалов.
Широкие горизонты радиационных технологий
Использование радиации для улучшения свойств полимерных материалов имеет богатую историю и является одним из первых промышленных применений подобных технологий – например, модификация резины началась почти столетие назад. В наше время спектр применения радиационной обработки невероятно широк и продолжает расширяться.
Оборудование для инноваций от ИЯФ СО РАН
Александр Альбертович Брязгин, заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН, подчеркивает опыт института: "Разработке и производству промышленных ускорителей, подобных ИЛУ-6, в ИЯФ СО РАН посвящено более 40 лет. Наши установки находят применение в самых разных отраслях – от обработки кабельной изоляции до стерилизации медизделий и продуктов питания. Каждое уникальное применение реализуется за счёт точной настройки параметров пучка – энергии (глубины проникновения) и тока (скорости обработки). Наша миссия – обеспечить это специализированное оборудование для самых перспективных направлений".
