Ученые разработали высокоточные датчики для профилактики аварий на удаленных объектах с агрессивной средой
Международная команда ученых под руководством профессора НИТУ «МИСиС» Александра Кирьянова совместно с мексиканским Центром оптических исследований и индийским Исследовательским институтом керамики и стекла разработала технологию создания высокоточных автономных датчиков на основе оптоволокна, способных предупреждать аварии на объектах. Результаты исследования опубликованы журнале Laser Physics Letters.
Как сообщается в пресс-релизе института, полученное оптоволокно приобрело уникальные свойства в результате легирования (внедрение небольшого количества примесей) наночастицами серебра и кремния, редкоземельными и переходными металлами — эрбием, гольмием, висмутом и другими. За счет состава и соотношения химических добавок волокна стали высокочувствительными к изменениям температуры и давления, химического состава и радиационного фона окружающей среды. Своевременное отслеживание нежелательных изменений среды повышает шанс избежать возможной аварии.
Датчики на основе такого оптоволокна устойчивы к агрессивным средам и электромагнитным возмущениям, что позволяет вести с их помощью наблюдение за состоянием крупных объектов, таких как трубопроводы, скважины, АЭС, мосты. На околоземной орбите они могут измерять радиационный фон в космическом аппарате, регистрировать дефекты его поверхности. Создатели рассчитывают, что благодаря своим характеристикам приборы на основе оптоволокна могут быть востребованы в атомной энергетике, строительстве и геотехнике, аэрокосмической и нефтегазовой промышленностях.
«Оптоволоконный датчик — это или небольшое по размерам устройство, или контур, способный собирать информацию о детектируемых параметрах на больших расстояниях, — объясняет руководитель проекта Александр Кирьянов, профессор кафедры полупроводниковой электроники и физики полупроводников НИТУ „МИСиС“. — В формате „длинного датчика“ чувствительным элементом является вся длина используемого волокна. Такие волокна могут стать надежным решением при работе в агрессивных средах, когда прибор на их основе находится в экстремальных условиях — к примеру, при термо-мониторинге нефтяных скважин или дозиметрии на АЭС».
Сообщения о возможных утечках ядовитых газов на шахтах или радиоактивных материалов из хранилищ и лабораторий появляются каждый год. Tак, например, в начале июля стало известно, что в петербургском Радиевом институте могла произойти утечка опасных отходов; по данным Ростехнадзора, на площадке института гамма-излучение превышает фон в 10 раз. Подобные инциденты далеко не всегда удается оперативно отследить, подтвердить или опровергнуть. Наличие датчиков на больших площадях становится дополнительным фактором безопасности, позволяющим отследить изменение радиационного фона в режиме реального времени до того как последствия станут опасными.
