Росатом в сотрудничестве с ведущими зарубежными научными организациями продолжает реализацию уникального проекта «Rhisotope», направленного на борьбу с уничтожением африканских носорогов. О вкладе российских ученых и о том, на каком этапе находится проект сейчас, рассказывает главный специалист «Научно-технического центра «Ядерно-физические исследования» (НТЦ «ЯФИ») Сергей Чуваев.

Сергей Владимирович, расскажите, пожалуйста, вкратце о проекте «Rhisotope»?

Проект «Rhisotope» (от англ. rhino (носорог) и isotope (изотоп) — это инновационный проект, направленный на борьбу с браконьерством в отношении носорогов. В Южной Африке живет 90% мировой популяции этих животных. Статистика показывает, что с 2010 по 2019 годы из-за действий браконьеров погибли больше 9,5 тысяч носорогов. Истребление животных связано с огромной ценностью носорожьих рогов. Считается, что рог, вес которого достигает 15 кг, — это кладезь полезных веществ, поэтому он широко используется в традиционной китайской медицине. Также рог считается символом богатства и процветания, поэтому на Ближнем Востоке из него изготавливают сувенирную продукцию.

Контрабанда носорожьих рогов запрещена, однако до сих пор остается прибыльным направлением для крупнейших преступных синдикатов.

Ключевая идея проекта «Rhisotope» заключается во внедрении радиоактивного изотопа в рог животного. Изотоп незаметен для браконьера и в то же время будет гарантированно зарегистрирован аппаратурой радиационного контроля на контрольных пунктах в аэропортах, морских портах, автомобильных и железнодорожных пунктах пропуска при попытке нелегального перемещения рога. Системами радиационного мониторинга оснащены десятки тысяч пунктов контроля во всем мире, поэтому эффективность метода очевидна.  

Почему для участия в проекте был выбран НТЦ «ЯФИ»? Как вы узнали о проекте?

Проект реализуется в рамках глобального сотрудничества Росатома с известными исследовательскими центрами разных стран (это университет WITS (ЮАР), ANSTO (Австралия), Государственный университет Колорадо (США), Национальный исследовательский Томский политехнический университет и Научно-технический центр «Ядерно-физические исследования» (Россия). НТЦ «ЯФИ» — одно из ведущих предприятий российской атомной отрасли в области разработки и производства оборудования радиационного контроля. Гибкая структура предприятия позволяет в максимально короткие сроки доводить сложные разработки от идеи до реального воплощения.

Поступившее мне предложение принять участие в работе над проектом основывалось, по всей видимости, на моем многолетнем опыте участия в различных программах Международного Агентства по Атомной Энергии (МАГАТЭ). Мне показалось познавательным и почетным поучаствовать в столь необычном проекте, тем более, что он представляет не только профессиональный интерес для меня, как физика, но и, в случае его успешной реализации, безусловную пользу для спасения уникального животного мира планеты.

Какие результаты по проекту уже были достигнуты к моменту начала работы вашей группы?

К моменту присоединения к проекту нашего центра «Rhisotope» уже успешно прошел первую фазу реализации.

На этой фазе необходимо было доказать, что изотопы, имплантированные в рога, не мигрируют в тела животных. Для этого в мае 2021 года следовые количества совершенно безвредных стабильных изотопов были введены в рога двух носорогов, живущих в одном из южноафриканских заповедников. Животных поместили в отдельный лагерь, рейнджеры ежедневно собирали отходы животных и брали пробы крови. Анализировалось соотношение С-13/С-12 и N-15/N-14. Анализы показали, что миграции радиоизотопа из рогов животных не произошло.

Какие результаты по проекту уже были достигнуты к моменту начала работы вашей группы?

К моменту присоединения к проекту нашего центра «Rhisotope» уже успешно прошел первую фазу реализации.

На этой фазе необходимо было доказать, что изотопы, имплантированные в рога, не мигрируют в тела животных. Для этого в мае 2021 года следовые количества совершенно безвредных стабильных изотопов были введены в рога двух носорогов, живущих в одном из южноафриканских заповедников. Животных поместили в отдельный лагерь, рейнджеры ежедневно собирали отходы животных и брали пробы крови. Анализировалось соотношение С-13/С-12 и N-15/N-14. Анализы показали, что миграции радиоизотопа из рогов животных не произошло.

В чем заключается задача НТЦ «ЯФИ» в рамках проекта?

Она разделяется на два основных этапа:

1) Экспертиза и рекомендации по подбору радиоизотопа и по выбору формата введения радиоизотопа в рог носорога.

2) Моделирование дозовых нагрузок, направленное на определение возможных радиологических доз для головы животного.

Безусловными требованиями являются отсутствия вреда для животных и безопасность персонала, вовлеченного в реализацию проекта.

Какими критериями должен обладать выбранный изотоп? Какие требования к его свойствам предъявляются со стороны биологов (ветеринаров)?

На первом этапе следовало подобрать изотоп, обладающий необходимыми характеристиками, а также определить формат внедрения его в рог носорога. При подборе изотопа следовало учитывать следующие требования:

1. изотоп не должен быть короткоживущим, чтобы не заменять его часто;
2. распад изотопа должен сопровождаться гамма-излучением относительно высокой энергии, чтобы оно уверенно регистрировалось аппаратурой радиационного контроля на контрольных пунктах даже при возможном поглощении его грузом или стенками контейнера (транспортного средства);
3. изотоп не должен быть редким, напротив – широко распространенным, доступным на рынке;
4. химическое соединение и физическая форма, в которой может использоваться источник, не должны быть токсичными.

В результате многостороннего анализа мы предложили применять изотоп кобальт-60. Можно использовать два варианта носителя: или капсулу, изготовленную из нержавеющей стали, в которую заключен радиоактивный источник, или изготовленный из природного металлического кобальта образец нужной формы, облученный в канальном реакторе для получения нужной активности.

Помимо изотопа, нужно было также продумать метод его внедрения в рог животного. Какие методы рассматривались?

Во-первых, рассматривалось изготовление металлического образца нужной формы (условно назовем его «гвоздь») и внедрение его в массив рога с помощью строительного пистолета. Во-вторых, рассматривалось изготовление специальной оснастки, с помощью которой изотоп вводится в просверленный канал в массиве рога и запечатывается компаундом.

В результате мы предложили несколько приемлемых вариантов по выбору изотопа и способа его внедрения в рог животного. Окончательное решение должно быть принято, по-видимому, на месте проведения работ, чтобы учесть все возможные нюансы.

Насколько безопасна эта процедура для самого животного и для персонала?

Безопасность – важнейшее условие проекта. В нашей экспертизе мы провели анализ тех локаций, где персонал теоретически может подвергаться воздействию облучения от радиоактивных источников, и выдали четкие рекомендации по организации каждого этапа этих работ.

Особое место занимает вопрос безопасности животного, в рог которого внедряется радиоактивный изотоп. Решению этой задачи посвящен второй этап наших работ по проекту. В несколько этапов было проведено компьютерное моделирование мощности эквивалентной дозы, создаваемой в различных тканях носорога, радиоактивными гамма-излучателями, размещенными непосредственно в роге. Объектом моделирования стала голова животного, поскольку именно голова находится близко от источника и подвергается максимальному воздействию гамма-излучения.

Сделайте, пожалуйста, краткое резюме по итогам выполненной работы?

Совсем кратко основные результаты можно сформулировать так.

1. Определены оптимальные радионуклиды для реализации целей и задач проекта «Rhisotope» — форма, габариты, способы приготовления образца.
2. Рекомендован следующий метод имплантации радиоактивного образца в рог животного – помещение образца в просверленный канал с использованием специальной оснастки для удобства.
3. Проведена оценка радиационной опасности персонала на всех этапах работы с радиоактивными образцами. Выработаны рекомендации для обеспечения безопасности персонала с учетом требований международных нормативных документов.
4. Проведен анализ физико-химических характеристик тканей животного.
5. Разработан алгоритм моделирования распределения мощности дозы.
6. Проведено компьютерное моделирование мощности эквивалентной дозы, создаваемой в различных тканях носорога, радиоактивными гамма-излучателями, размещенными непосредственно в роге.
7. Подробное описание, заключение и рекомендации наши эксперты передали заказчику.

НТЦ «ЯФИ»

Научно-технический центр «Ядерно-физические исследования» (НТЦ «ЯФИ») образован в 1995 году на основе лаборатории «НПО «Радиевый институт им. В.Г. Хлопина» (входит в Росатом), занимавшейся вопросами регистрации гамма- и нейтронного излучения. НТЦ «ЯФИ» занимает одно из ведущих мест в области разработки и производства современной профессиональной аппаратуры радиационного контроля. 

Номенклатура выпускаемой и предлагаемых услуг широка и включает в себя весь комплекс технических средств радиационного контроля.

Глава регионального центра «Рос­атом — ​Центральная и Южная Африка» Райан Колльер

Росатом гордится тем, что играет ключевую роль в этой удивительной инициативе, которая поможет спасти носорогов, этих невероятных животных, от исчезновения. В целом, проект может стать началом большого движения по спасению исчезающих видов. Думаю, по мере развития проекта будет расти понимание того, где еще использовать такую технологию. Например, изотопы можно вводить в слоновьи бивни или в рога других редких животных.

Этот проект расширяет горизонты применения радиационных технологий. Rhisotope показывает, что атомная отрасль не только помогает людям, но и играет фундаментальную роль в защите природы.