Японское агентство по атомной энергии разработало одноразовое устройство для фракционирования аэрозолей по размерам частиц, изготовленное методом 3D-печати

30 июля 2026 года Японское агентство по атомной энергии (JAEA) объявило о разработке портативного одноразового устройства под названием «µSPLIT (микро-сепаратор)», изготовленного методом 3D-печати, которое позволяет разделять взвешенные в воздухе частицы по размерам на месте и собирать их на фильтре для последующего или прямого измерения.

Одноразовое устройство для классификации и измерения «µSPLIT»

(на левом фото) разделяет аэрозоли по размерам частиц и собирает их на фильтре путем контроля расхода поступающего воздуха. (На правом фото) Основной блок может быть напрямую подключен к радиационному детектору через тонкую пленку

Сообщается, что размер µSPLIT составляет примерно 12 см × 3 см × 3 см, устройство изготовлено методом стереолитографической 3D-печати из прозрачной смолы как единое целое. Исследовательская группа использовала вычислительную гидродинамику (CFD) для проектирования внутренних каналов, разделяя аэрозоли на три диапазона размеров частиц за счет различий в инерции воздушного потока и частиц: более 10 микрометров, от 1 до 10 микрометров и менее 1 микрометра. Разделение частиц и фильтрационный сбор выполняются в одном модуле, что снижает потери при переносе проб и риск загрязнения.

Важной особенностью устройства является возможность прямого подключения к радиационному детектору. В ходе демонстрационных испытаний исследовательская группа приготовила радиоактивный аэрозоль, прикрепив дочерние нуклиды радона (²²²Rn) к частицам хлорида натрия, со средним размером частиц около 1,7 микрометра. Результаты испытаний показали, что наибольший счет α-частиц наблюдался на фильтре в диапазоне размеров частиц от 1 до 10 микрометров, что подтверждает способность устройства выполнять фракционирование частиц в соответствии с проектными требованиями и проводить прямое измерение α-излучения непосредственно на фильтре.

Традиционные приборы для измерения аэрозолей обычно имеют металлическую конструкцию, отличаются высокой стоимостью, а после измерения требуют вскрытия устройства, извлечения фильтра и очистки внутренних поверхностей. В среде с радиоактивными частицами этот процесс может привести к вторичному загрязнению и риску облучения персонала. µSPLIT имеет одноразовую конструкцию и может быть утилизирован сразу после измерения, что снижает нагрузку на дезактивацию и риск облучения, а также упрощает развертывание в нескольких точках.

Исследовательская группа отмечает, что данная технология может быть использована для обеспечения безопасности на ядерных объектах, особенно для мониторинга радиоактивных аэрозолей на месте при проведении работ по выводу из эксплуатации АЭС «Фукусима-дайити» компании TEPCO; также технология может быть расширена на сценарии экологического и профессионального мониторинга здоровья, включая PM2.5, пыль и микропластик. В дальнейшем группа планирует провести дополнительные демонстрации в реальных условиях и продолжить интеграцию датчиков, включая многоканальные радиационные пиксельные датчики для идентификации α-излучения, β-излучения и γ-излучения от частиц различных размеров, а также соответствующие аналитические системы.

Результаты исследования были опубликованы в онлайн-версии журнала «ACS Omega» 19 июля 2026 года. Исследовательская группа также подала заявку на японский патент на «устройство для классификации и способ его изготовления».