Учебно-исследовательский реактор ИРТ в НИЯУ МИФИ

Среди атомных центров России особое место занимает Атомный центр Московского инженерно-физического института (АЦ МИФИ), который создан как учебно-научно-методический комплекс в целях проведения на ученых исследований, обучения студентов и переподготовки специалистов для ведущих научных центров.

Основные параметры реактора:

Базой АЦ является исследовательский реактор ИРТ бассейнового типа, введенный в эксплуатацию в 1967 году.

Реактор оснащен современной системой управления и защиты, на практике продемонстрировавшей высокую надежность и эргономичность. Система радиационного контроля обеспечивает контроль эффективности защитных радиационных барьеров и дозовых нагрузок персонала и населения. Реактор находится под контролем государственных органов надзора и МАГАТЭ.

По направлению исследований в физике и технике реакторов следует отметить начатую Г.Н. Алексаковым работу по использованию реактора как физической модели для проверки принципов управления и испытания аппаратуры СУЗ. Применение современной теории управления к анализу динамических процессов в ядерных реакторах, тесное сотрудничество с разработчиками детекторов нейтронов (А.Б. Дмитриев, НИИВТ) в сочетании с опытом эксплуатации позволило создать СУЗ ИРТ МИФИ, опередившую по своим характеристикам существовавшие в стране системы. В продолжение этой работы под руководством В.П. Алферова проведены исследования характеристик блоков детектирования нейтронного потока различных типов, элементов системы контроля подкритичности реакторов РБМК на основе внутризонных подвесок ионизационных камер и каналов контроля плотности потока нейтронов для СУЗ исследовательских энергетических реакторов.

Интересные результаты при использовании реактора как физической модели для проверки принципов зонного управления были получены научной группой П.Т.Потапенко.

Большая серия исследований была проведена на уран–графитовом и уран-водном подкритических стендах, уникально использующих пучки нейтронов из горизонтальных каналов для реализации высокой плотности потока нейтронов в исследуемой размножающей среде. Эти работы проводились под руководством Л.Н.Юровой, А.А.Полякова, А.В.Бушуева.

В настоящее время на базе ИРТ функционирует уран-водный подкритический стенд, моделирующий нейтронно-физические процессы в современных и перспективных водо-водяных реакторах.

Широко проводились исследования в области физики твердого тела, которые возглавляли Ю.Г.Абов (ИТЭФ), К.Н.Зайцев, Н.С.Медведева, В.Ф.Петрунин, А.Д.Перекрестенко (ФИАН),В.И.Микеров (ФИАН),Н.О.Елютин, С.Б.Степанов. Широкий диапазон энергий реакторных нейтронов (от ультрахолодных до быстрых) позволяет изучать атомную и магнитную структуры, микронеоднородности конденсированных сред с различной степенью порядка. В этих работах используются современные автоматизированные нейтрон-дифракционные установки, позволяющие изучать надмолекулярную структуру вещества (до нескольких микрон). Спектрометр высокого углового разрешения (5·10-6 рад) использовался для изучения совершенных полупроводниковых кристаллов, находящих все большее применение в науке и технике.

Уникальным с научно-методической точки зрения являлся мессбауэровский спектрометр на касательном канале реактора, позволяющий наблюдать эффект резонансного поглощения гамма-квантов после реакции радиационного захвата нейтронов.

Спектр задач по радиационному материаловедению ограничен относительно небольшой плотностью потока нейтронов в исследовательских каналах ИРТ. Работы проводились под руководством К.В.Набойченко, Н.А.Евстюхина, В.Б.Малыгина, В.М.Щавелинапо таким направлениям, как разработка новых и совершенствование известных методов изучения различных конструкционных материалов при облучении нейтронами; исследование непосредственно при облучении физических характеристик делящихся материалов и продуктов деления. Простота разработанных измерительных узлов позволяет эффективно изучать в условиях облучения упругость, внутреннее трение, длительную и динамическую твердость, теплоемкость и другие характеристики материалов.

Разработанные методы позволили провести комплекс исследований топливных и конструкционных материалов. Были измерены характеристики пластичности ядерного топлива реакторов на тепловых и быстрых нейтронах. Их обобщение на основе феноменологической модели радиационной ползучести позволило разработать ряд рекомендаций в программах надежности твэлов энергетических реакторов. Исследования коснулись и проектируемых реакторов.

На вертикальном канале А.А.Портновым создана низкотемпературная петлевая установка, позволяющая проводить облучение образцов в интервале температур
80 ¸ 300 К, на которой, в частности, исследовались первые образцы ВТСП.

Работы в области радиационной физики полупроводников и диэлектриков направлены на исследование радиационных эффектов в полупроводниках, тонких диэлектрических пленках, в полупроводниковых приборах и интегральных микросхемах. Под руководством Е.А.Крамер-Агеева выполнены работы по радиометрическому и дозиметрическому обеспечению радиационных испытаний полупроводниковых материалов и приборов. Под руководством В.Д.Попова выявлены характеристики накопления положительного заряда в МДП-приборах. Разработана физическая модель радиационных эффектов, применение которой дает возможность прогнозировать работоспособность приборов в полях ионизирующего излучения.

Исследования по ядерной физике и ядерной спектрометрии занимают значительное место в работе АЦ как в изучении фундаментальных закономерностей атомного ядра, так и в их применении для промышленности, сельского хозяйства, здравоохранения и экологии.

Под руководством Ю.В.Пяткова изучались массовые и зарядовые распределения продуктов деления «традиционных» (уран-233, уран-235, плутоний-239) и «экзотических» (торий-229, америций-242, калифорний-249) изотопов для ядерных реакторов. Измерены относительные выходы групп запаздывающих нейтронов. Результаты измерений переданы в Центр ядерных данных ГКАЭ для использования в качестве ядерных констант.

Научной группой ИТЭФ под руководством Г.В.Данилянаисследован эффект несохранения пространственной четности в тройном делении ядер плутония-239.

Под руководством А.И.Миськевича проведено изучение оптических характеристик плотной низкотемпературной плазмы, создаваемой продуктами нейтронных ядерных реакций. Результаты этих исследований позволили впервые создать лазеры с ядерной накачкой, работающие на многих переходах атомов и ионов металлов. Проведен поиск активных сред для лазеров с ядерной накачкой. Важнейшим результатом этой работы стал вывод о возможности получения квазинепрерывной генерации лазерного излучения на ряде переходов в смесях 3Не – Cd и 3He – Zn.

Работы по нейтронно-активационному анализу под руководством А.М.Самонова, Н.П.Рослякова, В.И.Квасова, А.Б.Колдобского выявили возможность измерения малых концентраций делящихся материалов (вплоть до 10-9 г/г) при помощи радиометрии запаздывающих нейтронов. Тем же методом исследовано влияние механических нагрузок на протекание процесса образования и развития очагов коррозионного растрескивания металлов и сплавов.

Разработаны методики нейтронно-активационного анализа для определения содержания химико-терапевтических противоопухолевых препаратов в органах и тканях лабораторных животных и человека, в частности содержание платины при концентрации не ниже 10-3 %.

В последние годы под руководством В.Ф.Хохлова (ГНЦ ИБФ), А.А.Портнова, К.Н.Зайцева активно проводятся исследования по высокоэффективному методу нейтрон-захватной терапии злокачественных опухолей на основе соединений, содержащих 10В и 157Cd. В опытах на крупных лабораторных животных со спонтанной меланомой в 80% случаев достигнута полная резорбция опухолей.