Проекты XXI века

NICA: на пути к мировым инновациям

15-16 сентября в Объединенном институте ядерных исследований состоялся Международный круглый стол по прикладным исследованиям и инновациям на комплексе NICA - событие, привлекшее внимание многих научных центров и организаций стран-участниц Института и других государств.

Мероприятие, благодаря участию специалистов мирового уровня, стало основополагающим для развития целого ряда инициатив в рамках флагманского проекта и расширения партнерской сети вокруг создаваемого ускорительного комплекса. Работы, проводимые сейчас в части создания каналов NICA и сопутствующего оборудования для прикладных исследований, получили вектор для полноценного интенсивного развития на международном уровне с учетом мирового опыта. Помимо пленарных и дискуссионных секций в рамках мероприятия состоялись встречи по сотрудничеству, заседание нового экспертного комитета при комплексе NICA по прикладным исследованиям, принятие меморандума круглого стола, дающего старт новой дистанции, которую проложит ARIADNA - инфраструктура прикладных исследований для передовых разработок на комплексе NICA. Комментирует событие заместитель начальника отделения научно-методических исследований и инноваций ЛФВЭ Олег Белов.

Олег Валерьевич, давайте начнем с общих цифр по участию.

Круглый стол проходил в формате, сочетающем режим видеоконференции и очное участие. В общей сложности с учетом подключавшихся в разное время онлайн-слушателей мероприятие собрало около 300 участников. Где-то нас слушали отдельные ученые и представители заинтересованных организаций, а где-то подключались целыми конференц-залами. Например, только из Института ядерной физики Академии наук Узбекистана в таком режиме участвовали порядка 30 слушателей.

Это первое мероприятие по прикладным исследованиям на NICA?

У нас было похожее совещание в декабре 2016 года, но сейчас к вопросам прикладных исследований на комплексе NICA удалось привлечь внимание более широкой международной общественности. В числе участников были представители из Австралии, Беларуси, Бельгии, Бразилии, Болгарии, Германии, Италии, Китая, Молдовы, России, Румынии, США, Узбекистана, Чехии, ЮАР, Японии, а также четырех международных организаций - ОИЯИ, ЦЕРН, Европейского космического агентства (ESA) и Европейской ассоциации по исследованиям на животных (EARA). Это как минимум те, кого нам удалось зафиксировать. В числе гостевых докладов прозвучали сообщения представителей ЦЕРН, ESA, EARA, а также целого ряда научных институтов, университетов, научно-производственных компаний, в частности Колумбийского университета (США), GSI (Германия), Университета Невады (США), Университета Падуи (Италия), Фермилаб (США), Университета Сиднея (Австралия), Центра ускорительных наук RIKEN Nishina (Япония), iThemba LABS (ЮАР), Института ядерной физики АН ЧР (Чехия), Института медико-биологических проблем РАН, ФМБЦ имени А.И.Бурназяна ФМБА России, Института имени И.П.Павлова РАН, АО "ЭНПО СПЭЛС", Филиала АО "ОРКК" - "НИИ КП". Со стороны ОИЯИ прозвучали доклады от ЛФВЭ, ЛЯР, ЛРБ, ЛНФ.

По составу участников и охвату аудитории это было первое совещание такого уровня, посвященное вопросам прикладных исследований на комплексе NICA. Наряду с вопросами фундаментальной физики комплекс NICA впервые широко заявил о себе и как об уникальной инфраструктуре для широкого круга прикладных задач. Можно сказать, что сейчас проект NICA входит в новый для себя ландшафт установок для прикладных исследований, где присутствуют такие научные центры, как, например, Брукхейвенская национальная лаборатория, GSI, GANIL и другие ускорители тяжелых ионов.

- Прежде чем перейти к содержанию докладов и предложений, расскажите о начале заседания, выступлениях, которые задали тон всему мероприятию.

- Работу круглого стола открыл директор ОИЯИ Григорий Трубников, в его выступлении был дан обзор направлений деятельности и структуры Института и затронуты стратегические вопросы развития инноваций и прикладных исследований. Одним из центральных моментов, привлекших внимание слушателей, была информация о создании Инновационного центра ОИЯИ, призванного объединить многие направления прикладных исследований, проводимых в Институте. Впервые было проанонсировано недавно предложенное нами название общей инфраструктуры для прикладных исследований, включающей создаваемые сейчас каналы для прикладных работ и сопутствующее оборудование: она получила имя ARIADNA (Applied Research Infrastructure for Advanced Development at NICA fAcility). Был также представлен логотип этой инфраструктуры. Таким образом, этим сообщением был задан вектор для последующих обсуждений на круглом столе.

В следующем сообщении вице-директором ОИЯИ, руководителем проекта NICA Владимиром Кекелидзе был представлен статус мегапроекта и обозначены перспективы для прикладных исследований с использованием имеющейся и планируемой к созданию инфраструктуры.

Главный инженер установки Евгений Сыресин рассказал о трех зонах, которые создаются в рамках проекта NICA для прикладных задач. В данные зоны будут выведены каналы транспортировки пучка (ответвление от канала, который сейчас идет на установку BM@N), они будут оснащены многофункциональными облучательными станциями, на которых пользователи смогут размещать широкий круг образцов для экспозиции. Назначение создаваемых зон в настоящее время определено в соответствии с тремя направлениями работ: первое - в области наук о жизни, второе - в области радиационного материаловедения и тестирования микроэлектроники на радиационную стойкость и третье - для создания новых технологий в области ядерной энергетики.

Затем были представлены два важных обзорных доклада о мировой практике прикладных исследований в обозначенных направлениях с использованием ускорителей заряженных частиц. Первый из них сделал руководитель отдела биофизики GSI Марко Дюранте. Доклад касался применения ускорителей тяжелых заряженных частиц в задачах биологии и медицины. Была представлена проблематика применения ускорителей тяжелых заряженных частиц в задачах радиационной терапии, космической биологии и медицины - вопросов, которыми много лет занимается GSI.

Прозвучал доклад наших партнеров из ЦЕРН о проекте RADNEXT, представляющем собой международную сеть, которая связывает многие европейские физические установки, прежде всего - ускорители заряженных частиц, для проведения исследований по радиационному материаловедению, тестированию электроники и ряда других технологических задач. Проект RADNEXT является впечатляющим примером выстраивания широкомасштабной сетевой программы пользователей вокруг физических установок. Касательно развития инноваций в масштабах нашего Института сейчас видится в чем-то сходная задача - сделать ресурсы наших установок интегративно доступными внешним партнерам в виде единой инфраструктуры для прикладных исследований, чтобы потенциальные пользователи могли централизованно "зайти" в наш Институт, а затем определиться, какие из возможных опций они хотели бы задействовать.

В качестве модераторов вводной секции круглого стола, в которой прозвучали эти сообщения, выступили автор одного из докладов Марко Дюранте и заместитель директора ЛФВЭ Александр Сорин. Далее началась работа тематических секций круглого стола.

Давайте обозначим структуру секций. Видимо, они соответствуют трем зонам, создаваемым для прикладных исследований на NICA?

Да, в рамках круглого стола обсуждались три направления, соответствующих назначению создаваемых зон. Первая секция была посвящена применению ускорителей тяжелых ионов в науках о жизни и медицине; вторая - вопросам радиационного материаловедения и тестирования электроники на радиационную стойкость; третья касалась развития новых технологий для ядерной энергетики, прежде всего в части потенциальных методов утилизации радиоактивных отходов. Кроме приглашенных докладов, а их было 26, в конце каждого дня была предусмотрена работа тематических дискуссионных площадок по обсуждавшимся направлениям.

Теперь подробнее. Начнем с наук о жизни и медицины.

Открыл секцию доклад яркого ученого, члена многих комитетов и редколлегий известных журналов в области радиационных исследований, наук о жизни и радиационно-индуцированного канцерогенеза - Тома Хея (Колумбийский университет, США), с которым мне выпала честь вести эту секцию в первый день мероприятия. Его доклад был всецело посвящен различным направлениям использования ускорителей заряженных частиц в космических исследованиях. Следом за ним выступил Франсис Кучинотта из университета Невады, не менее известный специалист в области обеспечения безопасности пилотируемых космических миссий, профессионально занимающийся вопросами совершенствования концепции радиационного риска в космосе, которая в свое время была разработана в NASA при его активном участии. В представленном сообщении особое внимание было уделено вопросам радиационного повреждения центральной нервной системы. Следует отметить, что всесторонняя концепция NASA о радиационном риске в настоящее время широко применяется в задачах планирования будущих пилотируемых полетов к другим планетам и астероидам.

Особо хотелось бы отметить доклад, представленный директором Института медико-биологических проблем РАН Олегом Орловым. С этим институтом нас связывает богатая история плодотворного сотрудничества практически с первых лет существования ОИЯИ. Одной из общих задач двух институтов на заре сотрудничества была оценка радиационного риска первых орбитальных полетов с участием человека. В настоящее время ИМБП РАН является головным институтом по работе в сфере обеспечения безопасности пилотируемых космических полетов в России, включая не только планирование миссий, но и оперативную фазу. Прозвучавший доклад стал поводом для живого обсуждения затронутых вопросов в рамках дискуссии в конце первого дня.

А.Сорин, О.Белов, Г.Трубников (ОИЯИ),
О.Орлов, А.Штемберг, В.Шуршаков (ИМБП).

Кроме того, во второй день мероприятия состоялся очный визит директора ИМБП РАН в Дубну, он встретился с директором ОИЯИ. В ходе беседы состоялся обмен сведениями о многолетнем и плодотворном сотрудничестве между организациями. Главным предметом встречи стало обсуждение новых перспектив для реализации исследований по тематике ИМБП РАН с использованием пучков комплекса NICA, применение которых может открыть новую страницу в истории взаимодействия двух институтов.

Со стороны ИМБП РАН был выражен особый интерес к реализации особого режима ускорения частиц на комплексе NICA, позволяющего получать так называемый "многоионный" пучок для моделирования воздействия галактических космических лучей на биологические объекты.

В чем суть метода? Придется менять параметры ускорителя?

За относительно короткое время в режиме ускорения осуществляется проход по целому спектру частиц с быстрой сменой типа иона и энергии. К примеру, на базе Брукхейвенской национальной лаборатории, совсем недавно реализовавшей подобный метод, осуществляется последовательное ускорение и вывод 7 видов ионов (H, He, C, O, Si, Ti, Fe) в 33 комбинациях ион/энергия за время чуть более 1 часа. Таким образом в наземных условиях воссоздается некое подобие спектра галактических космических лучей для исследования различных аспектов биологического действия космической радиации.

Для определения возможности реализации такого режима на комплексе NICA необходимо проанализировать возможности ускорения на всех участках от инжекции до вывода пучка на облучательную станцию.

Следующий доклад на круглом столе, сделанный представителем GSI Кристофом Шуэ, тоже отчасти касался передовых методов моделирования галактических космических лучей и солнечных протонных событий на укорителях заряженных частиц. В частности, обсуждались альтернативные подходы с использованием разного рода модуляторов пучков.

Кроме приглашенных организаций, были доклады от ОИЯИ и российских институтов?

Безусловно, в целом на круглом столе свои доклады представили участники сразу от нескольких лабораторий ОИЯИ, заинтересованных в выполнении работ на комплексе NICA. В частности, в первый день был доклад директора ЛРБ Александра Бугая о программе радиобиологических исследований.

Затем выступили представители двух крупных российских институтов, имеющих интерес к сотрудничеству: директор Института физиологии имени И.П.Павлова Людмила Филаретова и заведующий отделом экспериментальной радиобиологии и радиационной медицины ФМБЦ имени А.И.Бурназяна ФМБА России Андреян Осипов. Эти научные центры обладают широкой аналитической базой, уникальными методами и колоссальным опытом для изучения различных аспектов биологического действия ионизирующих излучений, которые будут доступны на комплексе NICA. Совмещение аналитической инфраструктуры крупных профильных институтов с возможностями для облучения в Дубне видится эффективной моделью для выполнения таких комплексных исследований, коими являются вопросы радиационного воздействия на живые системы. Территориально эти институты со своей мощной аналитической инфраструктурой расположены в центральном регионе, относительно недалеко от Дубны, что дает возможность рационально распределить усилия и получить желаемые результаты с меньшими трудовыми и финансовыми затратами, к примеру, не дублируя в Дубне уже хорошо отработанные профильными институтами методы и имеющееся у них оборудование. Главное преимущество ОИЯИ в части прикладных задач - это парк уникальных физических установок с широким спектром излучений и вопросы обеспечения доступа наших партнеров к существующей и перспективной общелабораторной инфраструктуре для первичной подготовки образцов, облучения и, скажем, экспресс-анализа данных.

В первый день также прозвучал доклад наших партнеров из iThemba LABS: руководитель отдела радиационной биофизики Шарлот Вандевоорде рассказала об основных задачах этой лаборатории в области изучения радиационных эффектов. И тоже был упомянут накопленный многолетний опыт, например в области радиационной терапии.

В завершение рабочей секции первого дня был представлен весьма важный доклад директора Европейской ассоциации исследований на животных Кирка Лича по аспектам, связанным с вопросами биоэтики при проведении экспериментов с использованием животных. В современном мире политика научных организаций, реализующих такие эксперименты, в обязательном порядке включает координацию этических вопросов работы с биологическими объектами, в особенности, когда дело касается экспериментов с животными. На комплексе NICA, как на установке, широко представленной на мировой арене, мы также планируем уделять существенное внимание этим непростым вопросам с тем, чтобы найти "золотую середину" между удовлетворением научного интереса и довольно строгими международными стандартами биоэтики.

Как вы сказали, была организована работа дискуссионных площадок. Как она проходила, чем закончилась?

Дискуссия была очень насыщенной, оживленной. Вел ее Марко Дюранте. Обсуждались потребности пользователей в конкретных характеристиках облучательных установок и пучков для экспериментов по наукам о жизни и медицине. Вновь подчеркивалась потребность в наличии "многоионного" пучка, о котором уже упоминалось ранее, проговаривались намерения о создании международных коллабораций по прикладным исследованиям на комплексе NICA и многие другие вопросы.

Завершила первый день работы круглого стола экскурсия на комплекс NICA. Для приехавших в Дубну участников она состоялась очно, для тех, кто участвовал дистанционно, экскурсия прошла в онлайн-формате. Гостям показали недавно запущенный бустер, зал Нуклотрона, фабрику сверхпроводящих магнитов. Все это дало им возможность почувствовать масштабы реализуемого мегапроекта.

- Первый день был насыщен событиями, информацией, энтузиазмом. Второй ему соответствовал?

- Второй день открыла секция по радиационному материаловедению и радиационной стойкости электроники. Вели секцию два модератора - Кристина Траутманн (GSI) и Павел Апель (ЛЯР).

В первой части выступила сама Кристина с обзорным докладом по радиационному материаловедению с использованием тяжелых ионов в широком диапазоне энергий - от МэВ до ГэВ. Далее выступил проректор Университета Падуи, известный специалист в области тестирования микроэлектроники на радиационную стойкость Алессандро Пакканелла. На базе Университета Падуи и сотрудничающих с ним организаций имеется богатый опыт в плане подходов к радиационным испытаниям полупроводниковых устройств с применением ускоренных тяжелых ионов. Технология имеет свою специфику, от нее зависят параметры облучательной установки, которая создается на комплексе NICA для этих целей.

Важным для нас было участие представителя Европейского космического агентства (ESA) Анастасии Пеше, являющейся координатором научно-технических работ ESA на доступных тяжелоионных установках и возглавляющей отдел контроля радиационной стойкости используемой компонентной базы. Прозвучавший доклад касался стратегических вопросов и политики ESA в части организации тестирования электроники.

Большой интерес вызвали доклады со стороны нескольких российских организаций, работающих в сфере космических исследований. Представителем Института космических исследований РАН Максимом Литваком были доложены предложения по моделированию экспериментов в области ядерной планетологии на пучках комплекса NICA. Были высказаны конкретные предложения для проведения совместных работ.

Следующий доклад был представлен Александром Козюковым - заместителем генерального директора филиала АО "Объединенная ракетно-космическая корпорация" - Научно-исследовательского института космического приборостроения, имеющего сотрудничество с ЛЯР ОИЯИ по тестированию используемой в космической отрасли микроэлектроники на радиационную стойкость. В докладе прозвучали предложения по возможной кооперации на базе комплекса NICA, где будут доступны комплементарные возможности для облучения.

Был доклад от наших партнеров из АО "ЭНПО СПЭЛС" касательно работ по изучению чувствительности электроники к одиночным событиям радиационного воздействия.

Прозвучали два доклада от специалистов ОИЯИ - Павла Апеля о работах в ЛЯР в направлении исследования треков ускоренных тяжелых ионов и разработки нано- и микроструктурированных функциональных материалов, а также Максима Булавина (ЛНФ) об изучении на реакторе ИБР-2 радиационной стойкости аппаратуры и материалов, используемых на коллайдере NICA.

И последняя секция - по ядерным технологиям и их применению. По этому направлению тоже присутствовали известные ученые?

Да, с докладом выступил руководитель Лаборатории физики радиоактивных изотопов Центра ускорительных наук RIKEN Nishina - Хируоши Сакураи, который также вел эту секцию совместно с сотрудницей ЛФВЭ Марией Парайпан. Он сделал превосходный обзор по актуальным задачам утилизации радиационных отходов и развитию соответствующих передовых методов.

Реза Хашеми-Нежад из Сиднейского университета и Виталий Пронских из Фермилаб представили доклады о потенциале использования так называемых ADS-систем - субкритических реакторов, управляемых ускорителем, для "сжигания" ядерных отходов.

Заключительным сообщением секции стало выступление Владимира Вагнера из Института ядерной физики Академии наук Чешской Республики, в котором представлены вопросы получения данных по реакциям, рассматриваемым в приложении к технологиям трансмутации отработанного ядерного топлива.

По завершении секции приглашенных докладов состоялась объединенная дискуссия по этим двум секциям, которую вел представитель НИЯУ МИФИ Игорь Руднев. В ходе обсуждения участники обменялись дополнительными идеями о перспективных направлениях работ по обозначенным темам.

Вы упоминали меморандум, который приняли участники форума. Что он собой представляет?

Принятие меморандума стало одним из важных итогов круглого стола. В нем участники выразили свое мнение по целому ряду стратегических вопросов о развитии работ на создаваемых каналах для прикладных исследований на комплексе NICA. В частности, было всесторонне поддержано намерение по формированию международных коллабораций вокруг ARIADNA и по включению инфраструктуры проекта NICA в международные сетевые программы, которые объединяют подобные установки в разных мировых центрах. Важным аспектом меморандума стала рекомендация круглого стола о формировании исследовательской программы ARIADNA на основе предложений пользователей о проведении экспериментов с особым вниманием к принципу открытости для идей со стороны международного сообщества.

В масштабах Института в целом участники круглого стола высоко оценили общую стратегию инновационного развития ОИЯИ, которая была представлена в докладе директора Григория Трубникова. Особо отмечена важность вхождения проекта NICA в мировой ландшафт установок для прикладных задач.

Перспективы запуска прикладных исследований на комплексе NICA отражены в меморандуме еще и как фактор для расширения сферы деятельности молодых ученых, развития инструментов ОИЯИ в области подготовки кадров и просветительской деятельности.

В программе круглого стола было заявлено заседание экспертного комитета по прикладным исследованиям и инновациям NICA. Состоялось оно?

Первая встреча эспертного комитета по прикладным исследованиям и инновациям на комплексе NICA состоялась сразу по завершении открытой части заседаний круглого стола. В состав комитета вошли многие авторитетные ученые, принимавшие участие в работе мероприятия. В задачи комитета будет входить обсуждение потребностей потенциальных пользователей каналов ARIADNA, соответствующих направлений развития инфраструктуры NICA для прикладных исследований, экспертная работа по иным вопросам, адресуемым комитету руководством мегапроекта.

Заседание такого масштаба по упомянутой тематике прошло впервые. Что в сухом остатке?

По сути в рамках круглого стола проект NICA впервые широко заявил о себе еще и как об уникальной инфраструктуре для прикладных исследований. Мы увидели живой интерес международного сообщества и положительную реакцию на предлагаемые инициативы. Это безусловно сыграет роль для вовлечения новых партнерских организаций в проект. По результатам мероприятия сформировалось определенное видение дальнейших шагов по организации работ вокруг каналов ARIADNA и решению сопутствующих задач.

В заключительном слове на закрытии круглого стола директор ОИЯИ Григорий Трубников выразил благодарность докладчикам, модераторам сессий и дискуссионных площадок, организаторам мероприятия, а также особо отметил важность проведения подобных мероприятий в рамках мегапроекта в будущем.

Галина МЯЛКОВСКАЯ,
фото Игоря ЛАПЕНКО