В томской (и российской) науке и производстве сегодня произошло важное событие: в промышленную эксплуатацию на исследовательском реакторе ТПУ запустили комплекс для ядерного легирования кремния. Его уникальность — в размерах: диаметр объекта более 200 мм. До сих пор в России не существовало ядерных установок, где можно было бы облучать такие большие слитки.А в мире подобные производства можно пересчитать по пальцам.
Отметим, запуск реактора прошел в рамках Дней атомной науки и технологий, к 55-летию исследовательского реактора ТПУ. Это единственный действующий университетский реактор в стране и единственный исследовательский — за Уралом.
Как отметил на торжественном запуске реактора и.о. ректора ТПУ Дмитрий Седнев, в новом комплексе можно будет облучать до 4 тонн кремния в год. Куда применить готовое модернизированное сырье — решит заказчик.
Как работает реактор
Легирование — это процесс, при котором в материал вводят атомы других материалов (облучают его при ядерном легировании), чтобы изменить или улучшить его свойства. Касательно кремния — в реакторе стабилизируют его свойства в качестве полупроводника, делая при этом незаменимым при производстве электроники.
Вода в реакторе нагрета до 40 градусов, в нее погружают цилиндрические слитки суперчистого монокристаллического кремния. Их обрабатывают, упаковывают в контейнеры и погружают в экспериментальный канал в активной зоне реактора. На слитки направляют поток нейтронов, в итоге в кремнии появляются вкрапления атомов фосфора. Затем готовые слитки запекают, чтобы атомы встали на нужные места, затем нарезают на тонкие пластины уже на производстве. С помощью слитков кремния большого диаметра можно изготавливать более дешевую и при этом мощную электронику, в том числе для зеленой энергетики.
«Здесь абсолютно все безопасно, вы не подвергаетесь никаким серьезным рискам. Да, здесь повышенная радиационная нагрузка, но она сильно ниже, чем вы совершите рейс Томск-Москва. Вы получите намного больше радиации в космосе, чем здесь на площадке. Персонал, которые будет осуществлять работу на данной установке, естественно, квалифицированный, и нам вполне по силам обеспечить безопасную эксплуатацию данной установки», — отметил на церемонии запуска комплекса начальник исследовательского ядерного реактора ТПУ Артем Наймушин.
В составе нового комплекса — 9-метровая установка для облучения, скрытая под водой, контейнеры, фильтры, в соседнем помещении — печь. Каждый из элементов проверен двумя годами опытной эксплуатации. Общая стоимость комплекса — чуть больше 50 млн рублей из федерального бюджета и собственных средств вуза.
Кадры для атомной промышленности
Ценность нового комплекса не только в производстве самого кремния, но и в ее потенциале для подготовки специалистов в атомной отрасли. Здесь студенты Инженерной школы ядерных технологий ТПУ (а после уже готовые специалисты) смогут отрабатывать технологию работы с кремния.
Как отметил специальный представитель ГК «Росатом» по международным и научно-техническим проектам Вячеслав Першуков, такая связка подготовки кадров в атомной отрасли между вузом и индустрией невероятно важна. Он подчеркнул, что ТПУ занимает достойное место в консорциуме опорных вузов госкорпорации. И вместе с политехом “Росатом” сейчас работает в большой программе “Передовые инженерные школы”.
«Пришла ситуация, когда те инженерные образования, которые изначально были сформированы в 60-х 70-х годах в Советском союзе и направлены на атомную энергетику – они устарели. Пришли новые технологии, реакторы. Учебных курсов по этому направлению мало, людей готовят мало остальные вузы. ТПУ — базовый инженерный вуз, который дает нам основных инженеров для промышленных объектов. Для нас ТПУ это критически важный университет», — отметил Першуков.
ТПУ уже легирует кремний для всех российских производителей полупроводниковой продукции, а также для ряда зарубежных заказчиков. Это почти 5 % от всего объема ядерно-легированного кремния в мире. Помимо нового реактора, на полную мощность работает и более ранняя система по легированию кремния на 5 дюймов. Новая позволяет увеличить показатели до 8. Как подчеркнул и.о. ректора ТПУ Дмитрий Седнев, запуск комплекса — это уникальное событие для России и мира. И интерес к новому продукту уже есть: запуска томского реактора ожидали ряд российских и китайских производителей полупроводников.
«Таких возможностей, такой системы по размеру для облучения кремния в России пока нет. И в мире она только четвертая. И это действительно событие, которое технологически продвигает нас вперед, потому что требования современных производств (и касательно солнечной энергии, и касательно микроэлектроники) – это большие диаметры облучения. По сути мы сейчас являемся уникальной производственной точкой внутри страны, и я уверен, что это поможет нам еще более укреплять технологический суверенитет России» — подчеркнул Дмитрий Седнев.
