Лазер тушит пожары

Вера Парафонова
Вера Пара­фо­но­ва

Когда в сере­дине про­шло­го века буду­щие нобе­лев­ские лау­ре­а­ты Нико­лай Ген­на­ди­е­вич Басов, Алек­сандр Михай­ло­вич Про­хо­ров и Чар­лз Таунс созда­ли пер­вый мазер на амми­а­ке, а вслед за ними Тео­дор Мей­ман — пер­вый в мире руби­но­вый лазер, уче­ным даже в голо­ву не мог­ло прий­ти такое оби­лие при­ме­не­ний опти­че­ских кван­то­вых гене­ра­то­ров, какое наблю­да­ет­ся ныне. Об этих при­бо­рах в науч­ных кру­гах даже шут­ка ходи­ла: лазер это про­сто «реше­ние, ищу­щее про­бле­му». Тем более никто и поду­мать не мог, что мощ­ные лазе­ры будут помо­гать в лик­ви­да­ции послед­ствий ава­рий и в туше­нии пожа­ров.

Напри­мер, зада­ча: как и чем эффек­тив­но заглу­шить откры­то фон­та­ни­ру­ю­щую газо­вую сква­жи­ну? Сте­пень слож­но­сти этой про­бле­мы извест­на не толь­ко спе­ци­а­ли­стам газо­вой отрас­ли. И пока про­стые граж­дане стра­ны с содро­га­ни­ем смот­рят по ТВ кад­ры ужа­са­ю­щих ката­строф, уче­ные, в част­но­сти из Госу­дар­ствен­но­го науч­но­го цен­тра РФ Тро­иц­ко­го инсти­ту­та инно­ва­ци­он­ных и тер­мо­ядер­ных иссле­до­ва­ний, созда­ют уни­каль­ные лазер­ные уста­нов­ки.

Трехканальный телескоп лазерного технологического комплекса МЛТК-20
Трех­ка­наль­ный теле­скоп лазер­но­го тех­но­ло­ги­че­ско­го ком­плек­са МЛТК-20

Новей­шая раз­ра­бот­ка тро­иц­ких физи­ков в содру­же­стве с фря­зин­ским НТО «ИРЭ-Полюс» и ООО «Газ­пром газо­без­опас­ность» — мобиль­ный лазер­ный тех­но­ло­ги­че­ский ком­плекс мощ­но­стью до 24 кВт, полу­чив­ший назва­ние МЛТК-20. Он не толь­ко успеш­но про­шел поли­гон­ные испы­та­ния, но уже неод­но­крат­но при­ме­нял­ся в реаль­ных «бое­вых» усло­ви­ях по раз­ре­за­нию метал­ло­кон­струк­ций обо­ру­до­ва­ния, рух­нув­ших при ава­рии газо­не­фтя­ных вышек.

В усло­ви­ях бушу­ю­ще­го пла­ме­ни и неве­ро­ят­но высо­ких тем­пе­ра­тур спе­ци­а­ли­стам прак­ти­че­ски невоз­мож­но подо­брать­ся к устью сква­жи­ны. Ведь эпи­центр окру­жен гру­дой тяже­лен­ных иско­ре­жен­ных кон­струк­ций весом сот­ни тонн. Лишь фраг­мен­ти­ро­ван­ные — поре­зан­ные на более мел­кие бло­ки, они вполне под­да­ют­ся рас­тас­ки­ва­нию с при­ме­не­ни­ем спе­ци­аль­ной тех­ни­ки. В том и состо­ит основ­ная роль коге­рент­но­го моно­хро­ма­ти­че­ско­го излу­че­ния, созда­ва­е­мо­го мобиль­ным лазер­ным ком­плек­сом.

Мощ­ный лазер­ный луч вполне спо­со­бен дистан­ци­он­но раз­ре­зать на части тол­сто­стен­ные фраг­мен­ты иско­ре­жен­ной выш­ки и обо­ру­до­ва­ние. При­чем, слож­на не толь­ко сама тех­ни­ка, но и исполь­зу­е­мые при этом тех­но­ло­гии, посколь­ку мощ­ные лазер­ные устрой­ства, созда­ва­е­мые тро­иц­ки­ми физи­ка­ми, для подоб­ных опе­ра­ций при­ме­ня­ют­ся впер­вые в мире. (…)

Бук­валь­но через месяц после поли­гон­ных испы­та­ний мобиль­ный лазер, пре­одо­лев более трех тысяч кило­мет­ров пути, при­сту­пил к реаль­но­му туше­нию в Яма­ло-Ненец­ком АО. При буре­нии сква­жи­ны в июле 2011 года на Запад­но-Тар­ко­са­лин­ском неф­те­га­зо­вом место­рож­де­нии про­изо­шел взрыв и воз­ник откры­тый газо­вый фон­тан.

Перед новой уста­нов­кой была постав­ле­на слож­ная зада­ча: раз­ре­зать мас­сив­ные сталь­ные части повре­жден­ной кон­струк­ции, осво­бо­дить и сре­зать фла­нец фон­тан­ной тру­бы. И хотя рабо­тать при­шлось в экс­тре­маль­ных усло­ви­ях (мощ­ное теп­ло­вое излу­че­ние газо­во­го факе­ла не поз­во­ля­ло про­дви­нуть­ся бли­же 70 мет­ров) с зада­чей спра­ви­лись. После чего газо­ви­ки сво­и­ми сред­ства­ми заглу­ши­ли газо­вый фон­тан.

Разрезанная лазером на части конструкция газонефтяной вышки
Раз­ре­зан­ная лазе­ром на части кон­струк­ция газо­не­фтя­ной выш­ки

 

Дислокация комплекса МЛТК-20 вблизи фонтанирующей аварийной скважины
Дис­ло­ка­ция ком­плек­са МЛТК-20 вбли­зи фон­та­ни­ру­ю­щей ава­рий­ной сква­жи­ны

В авгу­сте 2013 года слу­чи­лась ава­рия на ямаль­ском Сам­бург­ском неф­те­га­зо-кон­ден­сат­ном место­рож­де­нии. В тече­ние суток была орга­ни­зо­ва­на погруз­ка и отправ­ка лазер­но­го ком­плек­са на бор­ту транс­порт­но­го Ил-76. Для его обслу­жи­ва­ния выле­те­ли науч­ные сотруд­ни­ки ГНЦ РФ ТРИНИТИ. Осо­бен­ность этой ава­рии была в том, что в отли­чие от преды­ду­щей сква­жи­ны, не вве­ден­ной еще в экс­плу­а­та­цию, здесь уста­нов­ка была дей­ству­ю­щей.

В усло­ви­ях мощ­ней­ше­го пла­ме­ни лазер­ным лучом мобиль­но­го лазер­но­го ком­плек­са уда­лось сре­зать 9 из 12 эле­мен­тов флан­ца, что поз­во­ли­ло артил­ле­ри­стам лег­ко уда­лить верх­нюю часть это­го запор­но­го устрой­ства без повре­жде­ния основ­но­го обо­ру­до­ва­ния и осво­бо­дить путь вер­ти­каль­но вверх газо­во­му фон­та­ну. Поле­вые испы­та­ния пока­за­ли, что МЛТК-20 спо­со­бен надеж­но рабо­тать в слож­ней­ших усло­ви­ях, ведь мощ­ный лазер­ный луч с успе­хом пре­одо­ле­ва­ет горя­щий неф­те­га­зо­вый факел, почти не рас­се­и­ва­ясь.

При­ме­не­ний мобиль­ным лазер­ным тех­но­ло­ги­че­ским ком­плек­сам — море в пря­мом и пере­нос­ном смыс­ле. Еще в 1990-е годы лазер­ные ком­плек­сы МЛТК пред­по­ла­га­лось исполь­зо­вать для очист­ки поверх­но­сти воды от неф­тя­ной «радуж­ной» тон­кой плен­ки, не под­да­ю­щей­ся уда­ле­нию ника­ки­ми дру­ги­ми спо­со­ба­ми.

Осо­бен­но акту­аль­но это выгля­дит сего­дня в свя­зи с актив­ным про­мыш­лен­ным итех­но-логи­че­ским осво­е­ни­ем Арк­ти­ки — добы­че в север­ных морях и на арк­ти­че­ском шель­фе угле­во­до­ро­дов, а зна­чит уси­лен­ным стро­и­тель­ством буро­вых уста­но­вок неф­ти и газа. Тро­иц­кие физи­ки уже нача­ли науч­ные иссле­до­ва­ния и модель­ные испы­та­ния по лик­ви­да­ции раз­ли­вов неф­ти во льдах. Им пред­сто­ит подо­брать соот­вет­ству­ю­щие режи­мы рабо­ты лазер­ной уста­нов­ки для усло­вий Арк­ти­ки.

До 1991 года ГНЦ РФ ТРИНИТИ был фили­а­лом Инсти­ту­та атом­ной энер­гии им. И.В. Кур­ча­то­ва, вхо­дя в систе­му Мин­сред­ма­ша СССР. Сего­дня инсти­тут, вхо­дя­щий в кор­по­ра­цию «Роса­том» ведет иссле­до­ва­ния по управ­ля­е­мо­му тер­мо­ядер­но­му син­те­зу (УТС), по физи­ке высо­ко- и низ­ко­тем­пе­ра­тур­ной плаз­мы, плаз­мен­ной энер­ге­ти­ке, физи­ке и тех­ни­ке мощ­ных газо­раз­ряд­ных лазе­ров. Пред­при­я­тие актив­но внед­ря­ет в прак­ти­ку лазер­ные тех­но­ло­гии на осно­ве CO2, CO, экси­мер­ных и твер­до­тель­ных лазе­ров.

Назна­че­ние лазе­ров обшир­но: от чисто иссле­до­ва­тель­ских до тех­но­ло­ги­че­ских. В годы, когда инсти­тут был еще фили­а­лом Инсти­ту­та атом­ной энер­гии, здесь была созда­на пер­вая в нашей стране в серии мощ­ных тех­но­ло­ги­че­ских -лазер­ная уста­нов­ка ЛТ-1. Имен­но этот уни­каль­ный быст­ро­про­точ­ный CO-лазер непре­рыв­но­го дей­ствия с замкну­тым газо­ди­на­ми­че­ским кон­ту­ром (в нем исполь­зо­вал­ся попе­реч­ный само­сто­я­тель­ный раз­ряд посто­ян­но­го тока), дал тол­чок даль­ней­ше­му раз­ви­тию всей мощ­ной тех­ни­ке подоб­но­го рода в СССР. Срав­ни­тель­но малая рас­хо­ди­мость лазер­но­го луча поз­во­ли­ла сори­ен­ти­ро­вать уже первую тех­но­ло­ги­че­скую уста­нов­ку на дистан­ци­он­ное выпол­не­ние опе­ра­ций. Даль­ше воз­ник­ли зада­чи не про­сто дистан­ци­он­но­го при­ме­не­ния лазе­ра, когда доступ к ава­рий­но­му оча­гу затруд­нен, но его мобиль­но­го пере­ме­ще­ния к месту воз­мож­ных ава­рий и сти­хий­ных бед­ствий для лик­ви­да­ции их послед­ствий. Так роди­лась идея, в даль­ней­шем реа­ли­зо­ван­ная в семей­стве мобиль­ных лазер­ных тех­но­ло­ги­че­ских ком­плек­сов (МЛТК) на базе мощ­ных газо­раз­ряд­ных С02-лазе­ров. Ори­ги­наль­ность идеи при созда­нии этой мобиль­ной лазер­ной уста­нов­ки бази­ро­ва­лась на исполь­зо­ва­нии в каче­стве основ­но­го рабо­че­го тела – окру­жа­ю­ще­го атмо­сфер­но­го воз­ду­ха с добав­кой 5% угле­кис­ло­го газа.

Фото­гра­фии предо­став­ле­ны ГНЦ РФ ТРИНИТИ

При­ме­ча­ния

  1. Мазер — от англ. microwave amplification by stimulated emission of radiation – уси­ле­ние мик­ро­волн вынуж­ден­ным испус­ка­ни­ем излу­че­ния;
  2. Лазер — от англ. light amplification by stimulated emission of radiation — уси­ле­ние све­та вынуж­ден­ным излу­че­ни­ем).

Если вы нашли ошиб­ку, пожа­луй­ста, выде­ли­те фраг­мент тек­ста и нажми­те Ctrl+Enter.

Связанные статьи

avatar
3 Цепочка комментария
0 Ответы по цепочке
0 Подписки
 
Популярнейший комментарий
Цепочка актуального комментария
2 Авторы комментариев
сергейЛазер тушит пожарыKran77 Авторы недавних комментариев
  Подписаться  
Уведомление о
Kran77
Kran77

ЗдО­ро­во! А как вли­я­ет задым­ле­ние на эффек­тив­ность уста­нов­ки и мож­но ли исполь­зо­вать для туше­ния лес­ных пожа­ров, рабо­тая, напри­мер, по фрон­ту пла­ме­ни.

trackback
Лазер тушит пожары

[…] Источ­ник: Газе­та «Тро­иц­кий вари­ант» […]

сергей
сергей

САМ НАБЛЮДАЛ РАБОТУ ЭТОЙ УСТАНОВКИ ДВА РАЗА.И ОБА РАЗА ОКАЗАЛАСЬ НЕ ЭФЕКТИВНА. ПЕРВЫЙ РАЗ БЫЛО В ИЮЛЕ ГОРЕЛА БУРОВАЯ В РОСНЕФТИ ХМАО. ВТОРОЙ РАЗ ЯНВАРЬ 15 ГОДА В ЛУКОЙЛЕ ЯНАО.ВТОРОЙ РАЗ ЗАДВИЖКУ РЕЗАЛИ ТРОЕ СУТОК ТАК И НЕ ОТРЕЗАЛИ. МОЖЕТ СПЕЦИАЛИСТЫ ТАКИЕ. ПРИШЛОСЬ РЕЗАТЬ РЕЗАКОМ И РАСТАСКИВАТЬ ОБОРУДОВАНИЕ. САМ РАБОТАЮ В ПРОТИВОФОНТАННОЙ СЛУЖБЕ.

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
 
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: