Проект создания высокопоточного реактора в Гатчине, стартовавший более 30 лет назад, вышел на финишную прямую. Эта установка лучше мировых аналогов, убеждены специалисты. Уже через два года учёные России и Европы смогут проводить на ней исследования.
В конце февраля в Петербургском институте ядерной физики, что под Гатчиной (Ленинградская область), началась загрузка топлива в исследовательский нейтронный реактор ПИК. Установка была выведена на минимальную мощность. Сняв ядерно-физические характеристики, реактор заглушили. Предстоит ещё ряд пуско-наладочных работ, после чего через несколько месяцев состоится торжественная церемония ввода в эксплуатацию.
Учёные из Гатчины шли к своему ПИКу не один десяток лет. Нейтронное излучение – универсальный инструмент для исследований в физике, химии, биологии, геологии, материаловедении, медицине, технологии производства полупроводниковых материалов. Выхода на проектную мощность ждать осталось примерно два года. Однако крайне важно, чтобы финансирование программы не прекращалось. И если физики из разных стран готовы хоть завтра приехать в Гатчину для работы на ПИК, то вопрос по привлечению специалистов для эксплуатации реактора пока не решён.
НАУЧНЫЙ ДОЛГОСТРОЙ
ПИК – это аббревиатура от первых букв фамилий учёных-разработчиков проекта Петрова и Коноплёва. Высокопоточный пучковый реактор – один из крупнейших и самых дорогих проектов СССР и позже России в области фундаментальных физических исследований. Концепция устройства была предложена ещё в конце 1960-х. В мире такие реакторы используются как своеобразные супермикроскопы, способные просвечивать различные материалы и «видеть» мельчайшие детали их структуры. Нейтроны дают возможность изучать биологические молекулы и материалы, «прозрачные» для гамма-лучей и рентгена, позволяют отслеживать динамику атомов.
К строительству комплекса приступили в 1976 году, и через 10 лет здесь была проделана значительная часть монтажных работ, началась наладка отдельных систем. Однако сооружение реактора заморозили после аварии в Чернобыле. Позже требования к уровню безопасности ядерных реакторов были пересмотрены, и проект пришлось корректировать.
К 1991 году проект обновили, но финансирование урезалось. Денег хватало только на поддержание уже имевшихся объектов. Спустя 16 лет правительство приняло решение о выделении 6 млрд. рублей на достройку реактора. Первый пусковой комплекс был завершён в конце 2009 года, началась подготовка к физпуску. Однако строительство второй и третьей очереди в который раз забуксовало – вмешался кризис, Минфин сократил субсидирование. Оно было увеличено лишь в августе 2010 года.
ПИК НУЖДАЕТСЯ В ЛЮДЯХ
После сдачи первой очереди реактора ещё год понадобился для получения лицензий, дающих право осуществить его физический пуск. «24 февраля началась загрузка топлива, а 28 февраля мы достигли критичности и детектируемой мощности в диапазоне менее 100 Вт. Управляемая цепная реакция пошла, – рассказывает научный руководитель проекта из отделения нейтронных исследований ПИЯФ Кир Коноплёв. – В принципе, в ближайшее время на ПИК можно будет проводить некоторые экспериментальные работы, но для получения проектной мощности 100 МВт нужно ещё примерно два года. Тогда дело дойдёт и до физиков».
В гатчинском комплексе предстоит построить целый ряд вспомогательных зданий, создать системы аварийного электропитания, вентиляции. Необходимо запустить внешний контур системы охлаждения, подстанции основной и резервной систем электроснабжения. На сегодняшний день деньги на всё это выделены, но остаётся ещё одна важная проблема – привлечение специалистов. «У нас не укомплектован штат для того, чтобы работать на 100 МВт – это означает круглосуточный и круглогодичный режим. Нужно шесть смен персонала, то есть ещё человек 300», – сетует Кир Коноплёв.
ПЕРВЫЙ СРЕДИ РАВНЫХ
Активная зона ПИК объёмом около 50 л помещена в тяжеловодный отражатель и представляет собой компактный интенсивный источник нейтронов деления. Сменный корпус позволяет в дальнейшем увеличить плотность нейтронного потока примерно в полтора раза. Схема ПИК – охлаждаемая лёгкой водой активная зона и тяжеловодный отражатель – широко используется практически во всех современных проектах исследовательских нейтронных реакторов. Установка сможет выдавать поток плотностью 1015 нейтронов в секунду на квадратный сантиметр.
Интенсивность нейтронных пучков здесь примерно на порядок выше, чем на ныне действующих реакторах средней мощности. Кроме того, есть источники горячих, холодных и ультрахолодных нейтронов. Реактор ПИК предоставит уникальные возможности для исследований, которые пока недоступны на отечественных экспериментальных реакторах.
В первую очередь ПИК предназначен для фундаментальных исследований в области ядерной физики и физики твёрдого тела. Однако они могут носить прикладной характер и позже использоваться в промышленности, отмечает Кир Коноплёв. Это, например, изучение поведения металла в процессе облучения на АЭС.
ЕВРОПЕ ИНТЕРЕСНО
«С запуском реактора ПИК учёные получат первоклассный нейтронный пучок с характеристиками, превосходящими мировые аналоги. Больше никто не строит таких установок. Мы окажемся чуть впереди реактора в Гренобле, который работает с 1972 года и сейчас сильно перегружен. Количество заявок на исследования в несколько раз превышает его возможности», – сообщает научный руководитель проекта.
Реактор института Лауэ-Ланжевена во французском Гренобле, имеющего статус международного исследовательского центра, позволяет проводить до 40 нейтронных экспериментов одновременно. На ПИК же их может быть 50.
На старте к проекту строительства ПИК зарубежные исследователи проявляли живейший интерес, но за 30 лет он подостыл. В таких обстоятельствах физпуск имеет большое психологическое значение. «Сегодня у нас есть целый ряд обращений от научных учреждений стран Европы», – говорит Кир Коноплёв.
Например, уже заключён контракт с Германией о перемещении со среднепоточного реактора в Геестхахте шести первоклассных нейтронных установок стоимостью свыше 20 млн. евро на реактор ПИК. За это немецкая сторона получит 30 % пучкового времени для работы на этих установках.
Юлия ГИЛЁВА,
«Страна РОСАТОМ»
СПРАВКА
В 2009 году было принято решение включить Петербургский институт ядерной физики, до этого относившийся к РАН, вместе с Институтом физики высоких энергий и Институтом теоретической и экспериментальной физики в состав Национального исследовательского центра, формируемого на базе Курчатовского института.
Директор института Михаил Ковальчук ранее неоднократно заявлял о необходимости создания крупных научных экспериментальных установок, выступал за разработку программ в поддержку «меганауки», приводя в пример такие европейские проекты, как термоядерный реактор ITER, Большой адронный коллайдер и рентгеновский лазер на свободных электронах XFEL.