Проекты ХХI века

ИБР-2: исследования и перспективы

С 9 по 12 октября в Дубне работала Третья международная конференция "Исследования конденсированных сред на реакторе ИБР-2", посвященная 60-летию Лаборатории нейтронной физики имени И.М.Франка. В этих конференциях принимают участие ученые из разных стран, выполняющие эксперименты на установках ИБР-2, с целью обсуждения результатов и перспектив развития экспериментальной базы.

Задача конференции, - рассказывает председатель оргкомитета Д.П.Козленко (ЛНФ), - собрать людей из разных стран, как участниц ОИЯИ, так и не входящих в состав Института, занимающихся исследованиями на нашем реакторе, и дать им возможность обсудить полученные здесь результаты, развитие экспериментальных установок и перспективы дальнейших исследований. Эта конференция, наверное, будет самой представительной: мы ожидаем около 150 участников из ряда стран, среди них Россия, большая делегация из Германии, Молдавия, Казахстан, Польша, Румыния, Словакия, Азербайджан, Украина и другие.

Тематика конференции традиционно разнообразна, она посвящена исследованиям на реакторе ИБР-2 новых материалов, как кристаллических, так и мягких систем - полимеров, биологических систем и так далее. Особое внимание мы уделяем пользователям из внешних организаций, чтобы дать им возможность показать и обсудить результаты текущих экспериментов, наметить перспективы работ в этих областях.

На вводной секции первостепенное внимание было уделено двум вопросам: перспективам создания в Дубне нового источника нейтронов и 25-летию с момента пуска первого в мире фурье-дифрактометра, который воплотил в себе так называемую корреляционную методику дифрактометрии, позволяющую достигнуть очень высокого разрешения в исследованиях кристаллических материалов на источниках с длинным импульсом, каким является ИБР-2. Запланирована секция, посвященная исследованиям материалов, являющихся основой химических источников тока, таких как литий-ионные аккумуляторы и другие. В ней ожидается хорошее представительство ведущих специалистов, в частности будет доклад члена-корреспондента РАН Евгения Викторовича Антипова, одного из самых известных исследователей в этой области в стране и мире. Также предстоит доклад профессора Игоря Станиславовича Головина (МИСиС), посвященный интерметаллическим материалам с уникальными механическими свойствами, которые используются в разного рода перспективных технологиях. Будет представлен ряд довольно интересных результатов, полученных на нашем реакторе, в том числе и молодыми учеными. Обсудим результаты исследований новых функциональных материалов, включая материалы, которые демонстрируют интересные физические свойства, перспективные для развития новых технологий. Планируется большая сессия по мягким системам, это биологические наносистемы, липидные мембраны, белковые комплексы и белки, которые важны как для жизнедеятельности человека, так и для развития различных технологий, в том числе транспорта лекарств и других применений.

Мы будем обсуждать концепцию спектрометров на реакторе: текущее состояние и перспективы развития. Надеемся, что наша конференция будет способствовать дальнейшему развитию исследований на реакторе, развитию экспериментальной базы и будущей научной программы нашей лаборатории.

О проекте Дубненского источника нейтронов четвертого поколения на совещании рассказал В.Л.Аксенов (ЛНФ): Эта конференция посвящена исследованиям на реакторе ИБР-2, безусловно, замечательном реакторе. Тут нет никакого местечкового патриотизма, по объективной информации на сегодняшний день это самый высокопоточный импульсный источник нейтронов. К сожалению, все когда-то кончается, вот и ИБР-2 имеет свое время жизни. И время его жизни заканчивается, ориентировочно, в зависимости от режима эксплуатации, в период с 2032 по 2037 год. Сейчас самое время обсуждать новый источник нейтронов, потому что, во-первых, создание - это длительный процесс: проектирование, изготовление, строительство, а во-вторых, в наши дни создание крупных установок занимает намного больше времени, чем это было раньше. Это не российская специфика, так происходит во всем мире. Сейчас в Лунде (Швеция) создается новый европейский источник нейтронов ESS, он еще строится, первые нейтроны появятся там в 2019 году, а первые эксперименты планируются в 2023-м. Так они уже сейчас начали обсуждать источник нейтронов, который появится после ESS. Это взгляд на 40-50 лет вперед. И в нашем случае самое время этим заниматься, что мы сейчас активно и делаем.

Прошедшие два года мы обсуждали несколько вариантов и то, о чем я рассказывал на конференции, - это уже третий вариант. По всей видимости, он и будет окончательным. Первое. Это не будет реактор. История с реакторами фактически завершена. Я думаю, в ближайшие несколько десятилетий обычные ядерные реакторы непрерывного действия уже строить не будут. Последний - это создающийся в Гатчине реактор ПИК, который будет вводиться в эксплуатацию в будущем году. А в Европе последний реактор очень высокого качества был построен в Мюнхене десять лет назад. Так что это будет подкритическая система на базе ускорителя.

Второе. Когда мы что-то создаем, мы, естественно, будем опираться на наш опыт, а наш собственный опыт - это так называемые системы, размножающие нейтроны, или, если сказать проще, это подкритический реактор. Это как бы ядерный реактор, но он сам по себе работать не может, в отличие от реактора непрерывного действия. Его нужно "поджигать", инициировать, и ускоритель как раз служит для этого, а подкритическая сборка увеличивает число нейтронов в сотни раз. Таким образом, появляется огромное преимущество перед стандартной схемой. Когда есть ускоритель и нейтрон-производящая мишень, это, помимо того, что у нас есть 50-60-летний опыт работы с такими системами, позволит уменьшить мощность ускорителя, сделать его не суперэнергетичным и супердорогим, а в десять, а может быть, и в сто раз дешевле. А основная стоимость современных источников нейтронов - это стоимость ускорителя. Вы строите дешевый ускоритель и получаете меньше нейтронов, а количество нейтронов добираете с помощью размножающей мишени. По нашим расчетам, этот источник будет примерно на порядок более интенсивным, чем строящийся европейский ESS.

На конференции отметили юбилей экспериментальной установки - четверть века с начала эксплуатации первого в мире фурье-дифрактометра на реакторе ИБР-2. "25 лет назад, 11 июня 1992 года, были получены первые спектры высокого разрешения на фурье-дифрактометре. Это был значительный шаг для фурье-дифрактометрии в целом в мире и для научной программы ИБР-2...", - так начал свой доклад А.М.Балагуров (ЛНФ): На самом деле эта история длинная, 25 лет, и все это время что-то происходило. Но началось все с образования коллаборации между нашим Иститутом, Институтом ядерной физики в Гатчине и Финским центром технических исследований. Финны выступали в качестве главных идеологов, Гатчина занялась производством некоторых узлов, в частности они сделали нейтроновод. Наша лаборатория предоставила место на реакторе, нейтронный пучок и другие инфраструктурные элементы. Сотрудничество оказалось исключительно плодотворным. После того как были найдены необходимые деньги, а они были найдены двумя путями: сначала нам помогла Программа по высокотемпературной сверхпроводимости, которая в СССР как раз начала работать в 1986 году, и необходимую сумму выделил ОИЯИ. В 1992 году начал работать макетный вариант, и все последующие 25 лет мы работали в основном по научной программе. У нас очень много пользователей, большинство из-за рубежа, есть также из России - МГУ и другие московские вузы, Екатеринбург.

У этого дифрактометра очень хорошее сочетание двух параметров: интенсивности и разрешения. Есть дифрактометры высокого разрешения, но им не хватает светосилы, есть высоко светосильные, но им не хватает разрешения. А у нас получилась такая оптимальная комбинация, что можно очень эффективно изучать разные объекты. В последние два года мы сменили сам фурье-прерыватель, это уже третья версия, сменили нейтроновод, что позволило дополнительно увеличить поток нейтронов на образце, а сейчас занимаемся созданием нового детектора, который еще раз в десять позволит увеличить светосилу дифрактометра и, соответственно, повысить эффективность экспериментов.

Академик АН Румынии Эмиль Бурзо (Университет Клуж-Напока, Румыния): Последние пять лет мы продуктивно сотрудничаем с ЛНФ, с группой Д.П.Козленко. Мы изучаем свойства соединений кобальта, железа с редкоземельными элементами, и получили очень хорошие результаты. За развитие сотрудничества с Румынией Денис Петрович был награжден премией Академии наук Румынии, а наши совместные работы были удостоены первой премии ОИЯИ. У наших публикаций высокий индекс цитирования. Сотрудничество продолжается, только что мы обсудили последние полученные результаты на новых соединениях. Планируем и дальнейшие исследования: я привез подписанный румынской стороной протокол сотрудничества с ОИЯИ на ближайшие три года.

Феличия Якоми (Университет имени Александру Куза, Яссы, Румыния): Я участвую в разных коллаборациях с ОИЯИ. Эта конференция мне очень интересна - сюда приехали с докладами много участников из разных стран, сотрудничающих с Институтом. Мой доклад будет завтра, а сегодня я с интересом выслушала доклад директора ЛНФ В.Н.Швецова об исследованиях в разных областях физики конденсированного состояния вещества и не только. Здесь ведутся исследования в области петрофизики, биохимической физики и других науках. Эта конференция - прекрасная возможность для меня пообщаться с коллегами и обменяться последними научными результатами. Я очень довольна, что опять приехала в Дубну, что наше сотрудничество продолжается.

Даниэла Угрикова (Университет имени А.Я.Коменского, Братислава, Словакия): Мы сотрудничаем с ЛНФ уже много-много лет, в частности с группой Александра Ивановича Куклина. Большинство экспериментов, которые мы здесь проводим, относятся к технике малоуглового рассеяния, они выполняются на установке ЮМО. Сегодня прозвучали выступления, посвященные новому источнику нейтронов и предстоящей большой и трудной работе. Также я узнала о проведенной модернизации разных спектрометров - сегодняшняя сессия посвящена экспериментальному окружению ИБР-2, которое очень полезно для нас, в частности, как пользователей реактора. Наша международная коллаборация регулярно публикует научные результаты, мы, конечно же, будем ее продолжать. Хочу поблагодарить организационный комитет конференции за четыре плодотворных дня, насыщенных интересной научной программой и радушным гостеприимством в дружественной атмосфере Дома ученых ОИЯИ.

Юрген Шрайбер (Институт керамических технологий и систем Общества Фраунгофера, Дрезден, Германия): Я дружу с Дубной очень давно, я здесь работал с 1975 по 1978 год, с тех пор поддерживаю тесный контакт с Виктором Лазаревичем Аксеновым - сначала в области теоретической физики, а позже, когда он возглавил ЛНФ, я участвовал в создании экспериментальной установки для измерения внутренних напряжений. Наш институт предоставил нагревательный прибор, нагрузочную машину, детекторы, компьютеры, и мы за многие годы выполнили здесь большое количество измерений. В 2006-м я провел последний эксперимент из этой серии, потом область моих интересов немного изменилась, а в 2009 году я опять вернулся в Дубну, потому что начал заниматься наноалмазами, и прочитал здесь лекцию. Сейчас я пенсионер и хочу передать свой опыт молодым коллегам. Перед конференцией в Дубне мы съездили в Гренобль и там измерили внутренние напряжения в керамике. Я приехал на конференцию с образцом, чтобы воспользоваться возможностями фурье-дифрактометра и исследовать изменения внутренних напряжений при высоких температурах. Из докладов участников я узнал другие возможности экспериментальных установок ИБР-2 и хочу обсудить перспективы возможного сотрудничества. Я готов уже представить три предложения на эксперименты на реакторе, надеюсь, мы их выполним.

Я также надеюсь, что еще не раз приеду в Дубну, которая уже стала почти моей второй родиной - моя жена отсюда, и вообще меня много что связывает с этим городом. Сейчас, как вы знаете, политические отношения между Россией и Германией не очень хорошие, меня это тревожит, но, тем не менее, я надеюсь, что мы на уровне простых людей можем восстановить доверительные научные и экономические контакты. Правительство Саксонии поддерживает малый и средний бизнес, который имел и имеет связи с Россией, с российской промышленностью, так что я в меру своих скромных возможностей хочу участвовать в этом процессе.

Ученый секретарь конференции Т.И.Иванкина (ЛНФ): Интересно отметить, что с момента проведения первой конференции по исследованиям конденсированных сред на ректоре ИБР-2 в 2014 году основной состав участников примерно сохранился. Это говорит о неослабевающем интересе к уникальным экспериментальным возможностям, которые представляет комплекс нейтронных спектрометров исследовательского реактора ИБР-2. Работа конференции продолжалась 4 дня, в ней приняли участие ученые из 11 стран, было заслушано 53 устных и 69 постерных докладов о результатах, полученных в рамках собственных научных программ и программы пользователей ИБР-2. Максимально тесное общение не было единственной задачей участников. Атмосфера конференции была настолько творческая, что способствовала созданию новых научных коллабораций, участники которых обсуждали содержание новых исследовательских проектов.

Свой отзыв о конференции оставила победитель конкурса на лучший стендовый доклад среди молодых ученых Ольга Иваньшина (ЛНФ): "Я впервые участвовала в этой конференции и очень благодарна ее организаторам и участникам. Рада, что смогла послушать большое количество интересных докладов ведущих специалистов российских и зарубежных научных организаций. Удалось посетить лекции тех, кого я считаю своими учителями сейчас, работая в ЛНФ ОИЯИ, и моих наставников на химическом факультете МГУ, где я училась. Стендовые сессии дали возможность лучше узнать о работе коллег из ОИЯИ и других организаций, и получить полезные рекомендации по методологии создания электродов с улучшенными характеристиками и их исследованию с помощью фурье-дифрактометра высокого разрешения. И, конечно, приятно, что наша работа вызвала интерес и доброжелательное отношение. Мне очень понравилась организация мероприятий и общая атмосфера конференции".

Ольга Тарантина,
фото Елены Пузыниной