Ученые разработали автоматизированный комплекс управления радиационными экспериментами

Новый программно-аппаратный комплекс позволит моделировать эксперименты с радиацией на ускорителе УЭЛВ-10-10-С-70 и обработать полученные результаты в автоматическом режиме. Цифровой двойник научной установки разработали ученые подведомственного Минобрнауки России Института физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина (ИФХЭ) РАН. Новая система также позволит сделать работу ученых безопаснее и точнее.

На ускорителе отечественной разработки УЭЛВ-10-10-С-70 в центре коллективного пользования ИФХЭ РАН проводят широкий спектр фундаментальных и прикладных работ в области создания электронно-лучевых промышленных технологий. Среди них стерилизация медицинских изделий, радиационная обработка лекарственного сырья и селекция семян, производство гелей для использования в медицине и биотехнологии и многое другое.

Для каждого эксперимента требуется определить оптимальную методологию и изменить конфигурацию установки. Чтобы успешно управлять экспериментом, необходимо разработать безопасный план облучения и подготовить сценарий работы установки.

В новый единый аппаратно-программный комплекс вошли аппаратная часть, программное обеспечение для управления работой ускорителя и специально разработанное и запатентованное специалистами ИФХЭ РАН программное обеспечение LinacRad 1.8 для расчета параметров облучения. Программное обеспечение предназначено для подготовки алгоритма автоматического управления и позволяет полностью имитировать радиационный эксперимент.

«Автоматическое управление ускорителем в соответствии с разработанным профилем происходит параллельно с автоматическим контролем выполнения задачи. Контроль осуществляется в соответствии с предварительно разработанными и протестированными алгоритмами, хранящимися в базе данных. Они могут быть использованы в разных экспериментах. Кроме того, несмотря на высокую степень интеграции и автоматизации, была сохранена возможность работы с ускорителем в ручном режиме. Каждая часть комплекса при необходимости может управляться независимо, для большей надежности и простоты», — сообщил заведующий лабораторией радиационных технологий, доктор технических наук Юрий Павлов.

С помощью нового комплекса на ускорителе УЭЛВ-10-10-С-70 ученым удалось в полной мере реализовать получение наночастиц методом молекулярной сборки. Также они выявили особенности в формировании наночастиц металлов (германия, железа, палладия) на различных этапах, включая стадию самопроизвольного образования упорядоченных пространственных наноструктур в пострадиационный период.

После окончательного внедрения аппаратно-программный комплекс сможет разрабатывать план облучения, запускать его и контролировать выполнение на компьютере. Это позволит эксплуатировать ускоритель с минимальным количеством персонала.

По материалам: Pavlov Yu. S., Bystrov P. A. Software and hardware complex for radiation processing facility control // Radiation Physics and Chemistry. — 2022. — Vol. 196. — P. 110110. DOI: 10.1016/j.radphyschem.2022.110110