28 июня 2017

В ОИЯИ прошла сессия Программно-консультативного комитета по физике конденсированных сред

О будущем нейтронном источнике ОИЯИ и текущих проектах вели дискуссию эксперты на 46-й сессии Программно-консультативного комитета по физике конденсированных сред, которая работала 19-20 июня 2017 г.

После открытия сессии все собравшиеся почтили память безвременно ушедшего из жизни председателя ПКК Академика АН Молдавии Валериу Канцера. Началась программа традиционными сообщениями о выполнении рекомендаций предыдущей сессии ПКК и последних резолюциях Ученого совета и Комитета полномочных представителей. Затем с информацией о плане работ по подготовке концепции нового источника нейтронов ОИЯИ выступил главный инженер ЛНФ А. В. Виноградов.

— Мы продолжаем представлять на ПКК по конденсированным средам очень важную тему, которую начали разрабатывать у себя в ЛНФ полтора-два года назад, — рассказал он дубненским журналистам. – Сегодня мы представили некое предложение о том, как мы видим развитие нашего нейтронного источника в Институте. Совершенно ясно, что реактор ИБР-2 совершенно замечательный и высоко конкурентный источник, тем не менее, у него есть установленный ресурс работы, который закончится примерно в 2042 году. К этому времени мы все вместе должны решить вопрос: нужен ли новый нейтронный источник в Институте, каким он будет? Сейчас мы должны предложить научному сообществу ОИЯИ и международному научному сообществу убедительную, хорошо разработанную концепцию нейтронного источника для того, чтобы понять, куда идти, сколько это будет стоить, как долго это можно будет реализовывать, насколько конкурентным в ряду мировых нейтронных источников будет наше предложение. Все это вопросы принципиального характера, и в ближайшие два года нам предстоит работа именно по разработке концепции, принципиальной схемы установки, выбору физической модели для представления научному сообществу для дальнейшего рассмотрения.

Установки такого рода – весьма дорогостоящие, и чтобы успешно соревноваться в хорошем смысле на поле физического эксперимента, нужны серьезные, амбициозные проекты. Это требует серьезных денег, поэтому, еще раз повторяю, очень важно убедить не только наших коллег в Институте, но и во всем мире в том, чтобы получить поддержку этого проекта. Это будет проект для наших молодых коллег, поскольку закладывается на долгие годы вперед.

Мы сейчас предложили схему источника нейтронов на основе протонного ускорителя и размножающей мишени. Дальше она должна прорабатываться как в части ускорителя, так и в части мишенного комплекса. Мишенный комплекс может быть выполнен в разных вариантах. Это может быть подкритическая сборка с такими ядерными материалами, как плутоний или нептуний. Есть варианты использовать схему с механической модуляцией реактивности, что улучшает потенциальные характеристики такого источника. У нас есть положительный опыт использования механической модуляции реактивности на реакторе ИБР-2 – подвижный отражатель, который мы уже более сорока лет успешно эксплуатируем. Такой опыт мы, возможно, могли бы использовать в конструкции мишенного комплекса. Эти работы требуют тщательного изучения, расчетов, которыми мы намерены заняться в ближайшие два-три года. Сейчас к этой работе мы привлекали ведущих специалистов нашей и других лабораторий ОИЯИ, но в ближайшее время нам потребуется участие партнеров и друзей из внешних организаций и специализированных институтов, которые занимаются, например, протонными ускорителями, сложными ядерными сборками.

Большой интерес членов ПКК вызвал доклад Д. П. Козленко (ЛНФ):

Я рассказал об основных результатах, полученных за последние три года выполнения научной темы «Исследование конденсированного состояния вещества с помощью современных методов нейтронографии». Я бы выделил несколько направлений, по которым были получены интересные результаты за последние три года. Одно из них – нейтронная томография и радиография, то есть исследование внутренней структуры объектов с помощью высокой проникающей способности нейтронов. Мы изучаем, как устроены объекты, не разрушая их. Этот метод оказался очень востребованным, и сейчас у нас проводится много исследований по археологии, палеонтологии, материаловедению. Я бы особо отметил коллаборацию с Институтом археологии РАН, которая возникла у нас буквально за последние полтора года, и получилась очень активной. Исследовано большое количество образцов, проявляется большой интерес со стороны археологов, удовлетворенность тем уровнем информации, который они получают по структуре объектов. Мы делаем трехмерные реконструкции различных объектов археологического наследия с пространственным разрешением порядка 100 микрон. В археологии это особо ценно, поскольку каждый объект уникален. В частности, исследовались древнерусский браслет, закупоренные сосуды, на первый взгляд, непонятно как сделанные, с неизвестным содержимым. Эти работы у нас будут продолжаться, и мы планируем получить еще много интересных результатов.

Продолжают развиваться исследования материалов для создания компактных источников тока. Это, как правило, аноды, катоды, которые используются в литий-ионных аккумуляторах. Сейчас синтезируется множество таких аккумуляторов с целью повысить технические параметры таких источников. Наши исследования помогают понять на микроуровне, на уровне структурного строения, какие процессы там происходят. Это важно для химиков, чтобы понять, что можно еще модернизировать, чтобы повысить параметры и качество аккумуляторов.

Также мы проводили исследования материалов в условиях экстремальных воздействий. Известно, если мы приложим к веществу высокое давление, то в нем могут возникнуть новые формы вещества, которые могут иметь совершенно отличные от тех, что имеются в обычных условиях, свойства. Раньше мы проводили эксперименты в условиях воздействия примерно до 100 тысяч атмосфер, но с учетом новых построенных установок – это дифрактометр ДН-6, мы расширили этот диапазон до 400 тысяч атмосфер. Мы уже провели серию новых экспериментов и получили информацию, как меняются магнитные свойства различных оксидов. Также мы исследовали новые материалы, которые синтезируются при воздействии экстремальных условий в очень маленьком объеме, в частности, новый оксид железа Fe4O5. В нем были обнаружены новые интересные аспекты электронного строения материала, которые не наблюдаются в других оксидах – это достаточно оригинальные результаты в области физики конденсированного состояния.

Я хотел бы отметить еще одно новое направление – исследование интерфейсов в компактных источниках тока, когда мы изучаем процессы на границах раздела сред, например, жидкого электролита и твердого электрода. Не так давно в лаборатории был построен новый дифрактометр ГРЕЙНС, позволяющий исследовать такие задачи. В частности, было обнаружено, что на границе такого раздела образуется твердый интерфейс и могут происходить процессы осаждения. Было также проведено множество других работ по исследованию наносистем и других материалов.

Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ) был создан на основе Соглашения, подписанного 26 марта 1956 г. в Москве представителями правительств одиннадцати стран-учредителей, с целью объединения их научного и материального потенциала для изучения фундаментальных свойств материи. Институт расположен в Дубне, в 120 км от Москвы, в Российской Федерации. Сегодня Объединенный институт ядерных исследований является всемирно известным научным центром, в котором фундаментальные исследования (теоретические и экспериментальные) успешно интегрированы с разработкой и применением новейших технологий и университетским образованием. Членами ОИЯИ являются 18 государств.