Лазер тушит пожары

Вера Парафонова
«Троицкий вариант» №7(151), 8 апреля 2014 года

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

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.

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.

Разрезанная лазером на части конструкция газонефтяной вышки

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 и технологическим 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.

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).

Фотографии предоставлены ГНЦ РФ ТРИНИТИ