На южном берегу крымского полуострова, в живописном украинском городке Алушта состоялся XXI международный семинар по взаимодействию нейтронов с ядрами (ISINN-21).
ISINN в России по праву считается одним из главных ежегодных событий, предоставляющих специалистам различных направлений академической и прикладной ядерной физики площадку для обмена мнениями, для обсуждения сделанного за год и планов на будущее.Представительный состав
Организатор конференции - Объединённый институт ядерных исследований (ОИЯИ), расположенный в России, в городе Дубна на севере Московской области. В программном комитете - видные учёные из 19 стран, каждый из которых представляет крупную исследовательскую организацию. Рабочий язык конференции - английский, только на нём печатаются материалы и ведутся обсуждения докладов.
В этом году на ISINN приехали свыше двухсот представителей практически всех ключевых стран, ведущих разработки в ядерной физике.
Конференция объединяет прежде всего физиков, работающих в сфере измерения сечений делящихся и конструкционных материалов. Целью этих работ является создание максимально точных нейтронных групповых констант для обеспечения расчётных кодов исходными данными. С точностью, необходимой для расчёта ядерных реакторов, на современном этапе развития науки эти константы не могут быть рассчитаны теоретически, они могут быть взяты только из эксперимента.
Состав участников ISINN-21 достаточно представительный по самым высоким мировым меркам. Здесь можно было встретить авторов классических учебников, по которым учатся студенты в университетах, руководителей лабораторий различных стран, а также талантливую молодёжь, которая с высокой вероятностью примет эстафету и займёт эти должности в следующем поколении.
Культурная программа в Алуште традиционно очень насыщенная. В этот раз в неё вошли поездка на шашлыки, объединённая с восхождением на знаменитые крымские горы высотой 1200 метров, рыбалка на арендованном катере, дегустация знаменитых крымских вин и покупка понравившихся, купание в тёплом море с только что прогревшейся идеально чистой водой, очищенной зимними штормами. В общем, не случайно на протяжении сотен лет именно в Крыму отдыхали представители правящего класса сначала Российской империи, а затем и СССР.
По неизменному отсутствию свободных мест в конференц-зале было заметно, что большинство докладчиков из шести дней конференции основную часть времени уделили именно представлению достижений своих лабораторий. И, конечно же, дискуссиям в кулуарах о дальнейших путях развития ядерной энергетики своих стран и сопутствующих исследованиях.
ISINN от других конференций отличает уникальная обстановка взаимного доверия среди коллег из разных стран. В докладах, например, случается иногда увидеть аппаратные спектры, из которых следует не самая надёжная работа того или иного ускорителя, на котором выполнен эксперимент. Исторически так сложилось, что принято выкладывать наиболее свежие результаты такими как они есть, ничего не приукрашивая.
Тематика двойного назначения, формально в некоторых странах полусекретная, иной раз может обсуждаться совершенно свободно.
Способствуя обмену опытом, всё это даёт участникам чёткое и ясное понимание возможностей ядерной науки и техники, как на сегодняшнем этапе развития, так и на период среднесрочного будущего. Это период, в течение которого будут действовать обсуждаемые во время заседаний промышленные и экспериментальные установки, чьи необходимость и возможность создания зачастую были предопределены здесь же, в прошлые годы при обмене мнениями в кулуарах.
Направления интересов
Не пытаясь вкратце осветить все наиболее значимые доклады, прозвучавшие в течение недели на нескольких параллельных сессиях, всё же нужно отметить несколько свежих событий.
В ОИЯИ (г. Дубна) успешно прошёл модернизацию импульсный реактор на быстрых нейтронах ИБР-2. С 2009 года он находился в ремонте. С текущего года основательно модернизированный ИБР-2М вновь в регулярной эксплуатации и на средней мощности 1,3 МВт обеспечивает мощные нейтронные импульсы, следующие с частотой 5 Гц.
Активизировалась во многих странах тематика изучения и производства метастабильных изотопов, причём не только для томографии. Производится методичный поиск нуклидов, при облучении дающих высокий процентный выход ядер с высокоспиновыми состояниями. При этом умалчивается, может ли эта тематика в перспективе иметь выход на усиление мишеней в лазерном термоядерном синтезе.
В ряде стран проявляется интерес к нейтринным осцилляциям. При этом не афишируется, могут ли нейтринные детекторы в перспективе использоваться для мониторинга ядерных испытаний, ведь по прямой линии между большинством точек поверхности планеты меньше 10 тысяч километров, а нейтрино свободно пронизывают земной шар, достигая детекторов.
Перспективные ADS-установки повсеместно получили более осмысленное предназначение как выжигатели минорных актинидов с быстрым спектром, возможно в варианте субкритичных реакторов с жидкой активной зоной, не имеющих оболочек твэлов и теплоносителя.
Этому способствовало видение их как систем, в которых протоны или дейтроны сначала ускоряются горизонтально до 1200-1500 МэВ на нуклон, затем при подходе к реактору поворачивают в магнитном поле и летят в реактор сверху вниз.
Тем самым исключается наиболее сомнительный элемент классической схемы: герметичное окно на выходе из ускорителя, которое не должно прожигаться потоком протонов. В ставшей теперь общепринятой схеме это окно отсутствует, ускоритель и жидкая активная зона с минорными актинидами имеют общий вакуум.
При всей своей фантастичности электроядерные установки гораздо ближе к началу строительства прототипа, чем управляемый термоядерный синтез, который также базируется на заряженных а не нейтральных частицах и по которому за отчётный период тоже есть определённые достижения.
Высокопоточные ADS c быстрым спектром эффективны для наработки перспективных делящихся материалов: кюрия 245Cm и изотопов калифорния 251Cf, 252Cf.
В кулуарах отмечалось, что автор приглашённого доклада о состоянии разработок жидкосолевых ADS-реакторов стал недавно директором своего института и не смог приехать: в новом статусе первая форма допуска секретности, а ведь Украина - это теперь заграница. Благо. что в целях привлечения туристов действует безвизовый режим и пересекать госграницу разрешается по внутреннему российскому паспорту.
Бесспорным достижением текущего года стало картографирование поверхности Марса на предмет наличия воды. Эпитепловые нейтроны имеют различное время жизни в минералах, имеющих в своём составе различное количество H2O. Эти измерения, проведённые на исследовательском межпланетном аппарате США, созданном с участием российских специалистов из дубненского ОИЯИ, позволили окончательно доказать наличие воды в приповерхностном слое Марса.
Один из докладов был посвящён ракетному двигателю на термоядерном синтезе: эта тема по-прежнему находится в поле зрения.
Реакторы на быстрых нейтронах обсуждались в основном в кулуарах. Отмечалось, что нынешний уровень мировой добычи природного урана позволяет вводить в строй, после развёртывания предприятий замкнутого в отношении урана-238 топливного цикла, до 7 ГВт(эл) быстрых реакторов ежегодно, если загружать их нарабатываемым в PWR неоружейным плутонием.
Если бы не необходимость подпитывать свежим урановым топливом существующий парк реакторов на тепловых нейтронах, цифра возможного ввода быстрых реакторов увеличилась бы до 50 ГВт(эл) в год при загрузке их высокообогащённым ураном-235. В таком варианте КВ быстрого реактора с натриевым теплоносителем составляет около 0,85.
Однако по политическим причинам во многих технологически развитых странах, имеющих потенциал и в случае начала масштабных работ способных уже в ближайшие годы внести вклад в мировой прогресс по данному направлению, решение о развёртывании строительства быстрых натриевых реакторов пока откладывается.
Вместе с тем в исследовательских центрах, имеющих ускорители с высокой импульсной и средней мощностью ускоренных протонов, намечается тенденция ориентировать работы на прикладные задачи, так или иначе связанные с реакторами на быстрых нейтронах. Повсеместно это материаловедение, испытания перспективных материалов оболочек твэлов и топливных композиций на радиационную стойкость в потоках ускоренных частиц.
С недавнего времени, помимо этого намечается тенденция использовать импульсные нейтронные потоки ускорителей в сочетании с критсборками нулевой мощности, т.е. менее 1 кВт, когда ещё допустимо воздушное охлаждение критсборки, а её активация сохраняется на приемлемом уровне.
Ставится задача измерения детальной формы нейтронного спектра при различном составе критсборки, в том числе изотопном. Ведётся речь о прямых измерениях времени жизни нейтронов в критсборках, моделирующих активные зоны быстрых реакторов, как с натриевым, так и со свинцовым теплоносителем.
Целью этих работ является оптимизация состава активной зоны быстрого реактора, а также совершенствование расчётных кодов с целью достигнуть лучшего согласия с экспериментальными спектрами и - как результат - получать более точные расчётные значения коэффициентов воспроизводства и времён удвоения делящегося материала в топливном цикле.
По единодушному признанию как соотечественников, так и иностранных коллег, организацией конференции и обменом мнениями в ходе заседаний остались довольны все, кому посчастливилось принять в ней участие. Сроки приёма докладов на следующую конференцию будут объявлены на сайте ОИЯИ в начале следующего года.
