8 мая 2019

Для реактора ИБР-2 разрабатывается новый нейтронный спектрометр

По инициативе руководителя группы неупругого рассеяния нейтронов научно-экспериментального отдела нейтронных исследований конденсированных сред ЛНФ Дороты Худобы в конце марта в лаборатории прошло совещание по созданию нового спектрометра неупругого рассеяния нейтронов. Первый такой прибор был создан еще на реакторе ИБР, и работали на нем польские сотрудники. Для ИБР-30 коллегами из Кракова и Дубны был спроектирован и создан спектрометр КДСОГ. На ИБР-2 работали уже два спектрометра неупругого рассеяния – НЕРА и НСВР. Обсудить идею создания новой установки с польскими и российскими коллегами в ОИЯИ приехали специалисты разных стран – экспериментаторы нескольких европейских центров, российского ПИЯФ и разработчики аппаратуры из компании ФРАКОТЕРМ (Польша).

Александр Иванов (Институт Лауэ – Ланжевена, Франция):

Я работал еще на ИБР-30 на приборе, который назывался КДСОГ – Краковско-Дубненский спектрометр обратной геометрии. Я делал на нем свою дипломную работу, ответственным за прибор тогда был Саша Белушкин, который годом раньше закончил МИФИ. Он учил меня работать на спектрометре, и первая моя научная публикация была в соавторстве с ним. Позже этот прибор усилиями польской группы и ее руководителя Ирека Натканца был модернизирован.

Спектрометр НЕРА долго проработал на ИБР-2, но сейчас ему уже больше 30 лет, и ясно, что назрел новый этап модернизации этого прибора. Это связано с тем, что по всему миру приборы такого рода развиваются, постоянно улучшаются, возникают новые установки, поскольку видна польза таких инструментов для исследований во многих областях химии, физики, биологии, фармацевтики, энергетики – наиболее значимых сейчас направлениях. Потенциал таких инструментов для этих исследований колоссален. Спектрометр НЕРА морально устарел, и ясно, что его параметры можно улучшить, и, по первым оценкам, возможно, до ста раз.

– Это будет модернизация или совершенно новый прибор?

– Совершенно новый прибор, и польская группа ЛНФ, которая продолжает лидировать в направлении неупругого рассеяния, хочет в нем использовать один из принципов, который уже отработан в Институте Лауэ – Ланжевена, где я сейчас работаю. Мы создали прибор, который назвали LAGRANGE, он использует довольно интересный принцип пространственной фокусировки при дебройлевском отражении от кристаллов. Он позволяет увеличить область захвата полезных нейтронов, не сильно увеличивая детектор, который считает только полезный сигнал и не считает фон.

Этот принцип наши коллеги хотят использовать для создания прибора нового поколения в Дубне с учетом особенностей вашего реактора и той геометрии, которая необходима для этой установки. Сегодня мы обсуждаем разные возможности: построить первичный прибор, то есть оптимизированный нейтроновод, и улучшить так называемый вторичный спектрометр, чтобы наиболее оптимально собирать нейтроны, несущие полезный сигнал. Задача нашего совещания – обсудить эти идеи, первичные наработки, сейчас идет процесс осмысления, как и что надо сделать. Появляются новые идеи и новые варианты, и мы, конечно, их обсудим.

– Совещание должно завершиться каким-то предварительным проектом?

– Нет, проекта, наверное, еще не будет, но будут сформулированы принципы и идеи, которым надо следовать для создания новой установки. Сейчас имеются несколько разных возможностей, в основе которых один основной принцип, но как его реализовать, какие будут параметры, расстояния – это мы сейчас обсуждаем.

Йиржи Кудла (Чехия/Институт Лауэ – Ланжевена, Франция):

Это укладывается во всемирную тенденцию развития метода. Мне, в некотором смысле, безразлично, где будет создан этот новый инструмент, – здесь, в Германии или Америке, мне все это интересно как научная проблема: новая техника, новые возможности для экспериментов и так далее. Конечно, влияет мое отношение к Дубне, потому что я здесь прожил четыре года, здесь еще работает много людей, которых я помню, даже помню, что моя комната была как раз под нами, этажом ниже. Сам проект меня интересует в рамках моей научной деятельности, я точно так же консультирую другой проект в Ок-Ридже (США) – делюсь знаниями и опытом.

Войцех Зайоц (Институт ядерной физики, Краков, Польша): Вы знаете, что долго работавший спектрометр КДСОГ сменил спектрометр НЕРА, спроектированный в Кракове, на длинной, стометровой базе. Элементы нейтроновода были привезены из Польши, а зеркальные части изготовлены в Гатчине. Он работает до сих пор, но уже требует обновления, пришло время решать новые научные задачи на лучшем инструменте, который будет использовать больше рассеянных нейтронов. В наших задачах мы используем нейтроны, рассеянные изотропно. Мы их собираем только горизонтально расположенным детектором. Новый проект предполагает более высокую эффективность: начиная с нейтронной оптики, которая будет переделана, – коллеги из Петербурга проводят ее Монте-Карло моделирование, и по их расчетам будет изготовлена новая нейтронная оптика. Новый спектрометр будет обладать более высоким потоком нейтронов, чем нынешний, а его геометрия позволит проводить эксперименты более эффективно, появится возможность исследовать процессы, идущие в реальном времени, – например, работы с источниками энергии. Можно будет проводить значительно более сложные эксперименты, – двигаться вперед.

– Для польских специалистов это направление остается по-прежнему интересным, привлекает молодежь?

– Да, они интересуются темами, которыми мы занимались раньше, –молекулярной динамикой кристаллов, физикой жидких кристаллов и другими. А еще есть новые направления – физика лекарственных препаратов, биологические соединения, физика сильно коррелированных систем, также есть исследовательские группы, которые, наверное, будут заинтересованы в таком инструменте.

По итогам рабочего совещания дирекция ЛНФ приняла решение построить две новые, мирового класса, установки неупругого рассеяния нейтронов на втором канале реактора ИБР-2. Одной из них и будет спектрометр, проект которого разрабатывается под руководством Д. Худобы.