27 января 2025 года в Доме международных совещаний состоялась 60-я сессия Программно-консультативного комитета ОИЯИ по физике конденсированных сред (ПКК ФКС). Члены ПКК обсудили подготовку реактора ИБР-2 к возобновлению работы и перспективы развития его комплекса спектрометров. Последними результатами исследований в области физики конденсированных сред поделились молодые ученые Объединенного института.
Председатель ПКК ФКС Денеш Лайош Надь открыл работу заседания сообщением о выполнении рекомендаций 59-й сессии ПКК. Информацию о резолюции 136-й сессии Ученого совета (сентябрь 2024 года) и решениях Комитета полномочных представителей правительств государств-членов ОИЯИ (ноябрь 2024 года) представил вице-директор Института Лъчезар Костов.
О ходе работ на ИБР-2 в рамках подготовки реактора к пуску рассказал директор Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ Егор Лычагин. Он сообщил, что в конце 2024 года Институтом была получена лицензия Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор) на эксплуатацию импульсного реактора ИБР-2, который с 2021 года находится в режиме технической остановки. Сотрудники ЛНФ уже приступили к выполнению всех необходимых технических работ на реакторе. Так, под контролем Ростехнадзора в 2024 году были успешно завершены ремонтные работы оборудования воздушных теплообменников, из-за неисправности которого произошла остановка ИБР-2.
Первый цикл работы импульсного реактора ЛНФ ОИЯИ и первые эксперименты на выведенных пучках нейтронов планируется провести уже в феврале 2025 года. К этому времени большая часть установок из комплекса спектрометров ИБР-2 будет готова к тестовому запуску реактора. «В настоящее время нашей главной целью является обеспечение максимально продолжительной работы реактора ИБР-2 на высокой мощности», — подчеркнул Егор Лычагин. Он сообщил, что Лаборатория нейтронной физики продолжает набор кандидатов в экспертные группы для реализации новой пользовательской программы, старт которой намечен на осень 2025 года.
Начальник сектора ЛНФ Максим Булавин представил результаты моделирования динамики импульсных быстрых реакторов и планы по развитию модельных подходов. Одними из важнейших задач, которые необходимо решить при разработке нового высокопоточного пульсирующего реактора в ОИЯИ, являются теоретическое описание процессов, приводящих к колебаниям энергии импульсов, а также изучение механизмов формирования мощностной обратной связи при помощи математической модели. В соответствии с этим, для ИБР-2 сотрудниками ЛНФ ОИЯИ была разработана модель, которая призвана решить сразу несколько основных задач, связанных с колебаниями мощности импульсных реакторов, нацеленных на изучение причин появления колебаний, определение оптимальных параметров работы, разработку конструкции активной зоны, проверку теоретических подходов к изучению динамики импульсных реакторов.
Предложенная модель представляет собой компьютерную программу, позволяющую моделировать динамику пульсирующего реактора с использованием определенных параметров (частота пульсаций, средняя мощность реактора, время затухания поперечных колебаний тепловыделяющих элементов, параметры мощностной обратной связи и т. п.), граничных условий и методики расчета.
Произведенные с использованием данной модели расчеты позволили специалистам сделать вывод о том, что колебания мощности пульсирующих реакторов могут быть вызваны, по крайней мере, двумя факторами: температурным расширением топлива и динамическим изгибом твэлов или изгибом тепловыделяющей сборки (ТВС) в импульсе.
«Достижение оптимальных режимов работы реактора на необходимом уровне мощности напрямую зависит от глубокого понимания термомеханических процессов и применения грамотных проектных решений», — подчеркнул Максим Булавин.
Для проведения качественной проверки разрабатываемых в ЛНФ математических моделей и подтверждения их состоятельности ученые намерены продолжать работу по развитию нового программного обеспечения. Благодаря этому они смогут предложить новые методы оптимизации работы экспериментальных установок.
С отчетом о проведенных за последние годы работах по модернизации и развитию установок реактора ИБР-2 выступил начальник отдела ЛНФ Денис Козленко. Комплекс спектрометров ИБР-2 в настоящее время состоит из 14 установок для исследований конденсированных сред. Помимо этого, сотрудниками ЛНФ разрабатываются две новые установки: спектрометр неупругого рассеяния нейтронов в обратной геометрии (проект BJN) и спектрометр малоуглового рассеяния и имиджинга (проект SANSARA).
Для фурье-дифрактометра высокого разрешения (ФДВР) разработан, изготовлен и установлен в рабочее положение новый детектор на основе сцинтилляторов ZnS с большой угловой апертурой. «Мы ожидаем, что интенсивность регистрируемых нейтронов на ФДВР возрастет более чем на порядок, — отметил Денис Козленко. — Это откроет нам новые возможности для применения инструмента в высокоточных исследованиях кристаллических структур и микроструктур материалов». На нейтронном фурье-стресс-дифрактометре (ФСД) установлен новый фурье-прерыватель, а также завершены изготовление и установка модулей новой детекторной системы ASTRA.
На дифрактометре ДН-6 была произведена замена средней части зеркального нейтроновода и модернизация детекторной системы. По словам Дениса Козленко, данная установка сегодня является одним из самых продвинутых инструментов в мире для исследования методов рассеяния нейтронов при высоком давлении. Также модернизация коснулась и детекторной системы дифрактометра ДН-12. Для него был изготовлен и протестирован новый криостат. Усовершенствование данных установок позволит ученым расширить возможности для изучения структуры и магнитных свойств веществ.
Завершаются работы по созданию второго детекторного модуля и дополнительной позиции для измерения образцов на дифрактометре СКАТ. Производство детекторных предусилителей и установка нейтронных счетчиков запланированы на 2025 год. Благодаря этому количество экспериментов, проводимых на установке, вырастет в два раза. Кроме того, ведутся работы по адаптации конфигурации дифрактометра ЭПСИЛОН для проведения текстурных измерений.
В рамках реализации проекта создания нового спектрометра неупругого рассеяния BJN в 2024 году был разработан и изготовлен прототип модуля фокусирующего анализатора. Сегодня продолжаются работы по изготовлению и отбору кристаллов высокоориентированного пиролитического графита для фокусирующего анализатора установки. Обладая рекордной светосилой, спектрометр BJN позволит расширить круг решаемых задач и реализовать новые возможности нейтронной спектроскопии в области исследований атомной и магнитной динамики конденсированных сред.
Программу второй половины дня продолжили научные доклады сотрудников Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ. О результатах применения метода нейтронной томографии в структурных исследованиях метеорита Куня-Ургенч, горных пород и цементных материалов, предназначенных для захоронения радиоактивных отходов, рассказал научный сотрудник ЛНФ Иван Зель. Доклад старшего лаборанта Центра нанобиофотоники ЛНФ Хебы Исави был посвящен анализу конформационной динамики пептида Aβ-42 в миметиках липидных мембран для изучения молекулярных основ нейродегенеративных заболеваний.
В рамках виртуальной постерной сессии молодых ученых ОИЯИ, первое место в конкурсе докладов занял научный сотрудник ЛНФ Антон Руткаускас («Структурные и колебательные свойства францисита Cu3Bi(SeO3)2O2Cl при высоком давлении»). Данный доклад был выбран для представления на 137-й сессии Ученого совета, которая пройдет в феврале 2025 года. Второе место было присуждено младшему научному сотруднику ЛИТ ОИЯИ Дине Бадреевой («Влияние фосфолипидного состава на взаимодействие мембраны с бета-амилоидным пептидом в рамках моделирования методом молекулярной динамики»), третье — стажеру-исследователю ЛНФ Михаилу Авдееву («Полимерные щетки, синтезированные методом графтинга через поверхность: характеризация поверхности и анализ скейлинга»).
Вице-директор ОИЯИ Лъчезар Костов и ученый секретарь ПКК по физике конденсированных сред Олег Белов вручили почетные дипломы авторам лучших докладов 59-й сессии ПКК ФКС: Ольге Лис, Сергею Куракину и Булату Бакирову.
В завершение сессии члены Программно-консультативного комитета встретились с представителями дирекции ОИЯИ. По итогам заседания были приняты рекомендации ПКК и рассмотрены предложения в повестку следующей, 61-й сессии, которая состоится летом 2025 года.
