Семинары

Литий - белое золото и загадка Вселенной

21 мая в ЛНФ состоялась научно-популярная лекция Ивана Рускова (Институт ядерных исследований и ядерной энергетики БАН, ОИЯИ) "Литий: белое золото XXI века". Автор сделал обзор текущих тенденций исследований и будущих направлений изучения взаимодействия нейтронов с ядрами лития. Эта тема имеет исключительное значение в различных областях, от изучения нуклеосинтеза во Вселенной до производства литиевых батарей и мирного или военного использования термоядерной энергии.

Начал он с описания литиевой лихорадки, возникшей в связи с объявленной в Европе "зеленой" энергетической повесткой. Литий сегодня объявлен стратегическим сырьем и в России, и в США. В "литиевый треугольник" - страны-лидеры по запасам этого металла - входят Боливия, Аргентина и Чили. В России имеются собственные месторождения, законсервированные или разрабатываемые, но имеются и планы построить в Боливии завод по производству карбоната лития. Литий необходим для выпуска алюминиевых полуфабрикатов, электроники, лазерной техники, используется в авиакосмической индустрии и атомной промышленности. Критически важен литий для производства аккумуляторов электромобилей. Тематика исследований литий-ионных аккумуляторов не чужда ЛНФ, где они ведутся несколько лет.

Есть у лития и своя загадка: до сих пор не удается объяснить почти трехкратное превышение теоретической оценки Li-7 над его реальным присутствием в природе. Теория Большого взрыва предсказывает, что, когда образовывалась Вселенная, единственной материей, которая существовала, были водород, гелий и очень малые количества лития. Докладчик привел работы по нуклеосинтезу Большого взрыва и проблеме распространенности лития в ранней Вселенной. Лектор также представил результаты, полученные Ю.М.Гледеновым и П.В.Седышевым (ЛНФ ОИЯИ) совместно с коллегами из НИЦ "Курчатовский институт" - ПИЯФ (Гатчина) и ИЛЛ (Гренобль, Франция). Эти исследования касаются (не)нарушения пространственной четности в реакциях поляризованных нейтронов с легкими ядрами (Li, Be, B), что важно для понимания механизма проявления слабого взаимодействия в ядерных процессах, а также для оценки параметров слабого нуклон-нуклонного взаимодействия.

И.Русков также рассказал о различных типах детекторов нейтронов на основе Li-6 и области их применения. И о том, что Министерство энергетики США готовит модернизацию предприятий по обогащению Li-6, ранее закрытых из-за сильного загрязнения ртутью, используемой в процессе обогащения. Это вызвано неуклонно растущим спросом на литий, не только из-за его использования в нейтронных детекторах, но и в бланкетах бридеров для производства трития в термоядерной энергетике. Докладчик рассмотрел разные реакции с Li-6 и Li-7 для получения трития и другие реакции термоядерного синтеза.

Окунулись мы в историю создания водородной и нейтронной бомб, прозвучали фамилии Оппенгеймера, Теллера, Коена, и "отцов" китайских атомной и водородной бомб - Дэна Цзясяня и Юя Миня. Взорванное 1 марта 1954 года на атолле Бикини устройство остается самым мощным ядерным устройством, когда-либо взорванным США, и первым термоядерным оружием, содержащим дейтерит лития, испытанным с использованием конструкции Теллера - Улама.

Зачем вообще нужны ядерные данные? Это ядерная теория и технология, необходимые для проектирования и работы ядерных реакторов, термоядерных установок, исследования климата и ядерной астрофизики, медицинских приложений, проектирования и калибровки детекторов, ядерной криминалистики, применения методов неразрушающего контроля, поиска нефти, наук о жизни. Ядерная криминалистика включает в себя изучение материалов, используемых для атрибуции ядерного события. Анализ продуктов ядерной реакции, полученных как от оружия, так и от материалов, находящихся в непосредственной близости от события, предоставляет данные, необходимые для идентификации источника ядерного материала и конструкции оружия.

Особое место И.Русков отвел проблеме получения более точных и надежных ядерных данных о реакциях нейтронов с литием. Эти данные необходимы для расширения понимания механизмов ядерных реакций и их практического применения. Докладчик поделился опытом измерений очень важного сечения реакции ⁶Li(n,t)⁴He на установке GELINA (Бельгия). Он привел несколько работ различных коллективов авторов, посвященных этой реакции, которая является одной из важнейших ядерных реакций, поскольку в ней образуется тритий - ключевой материал для производства энергии термоядерного синтеза. Она также используется в качестве стандарта при экспериментальном определении сечений других ядерных реакций, вызванных нейтронами.

Докладчик сравнил результаты, полученные П.С.Прусаченко (ЛНФ) и Т.Л.Бобровским (ФЭИ, Обнинск) по измерению сечения реакции ⁶Li(n,t)⁴He в диапазоне энергий 4,25-7,5 МэВ, которые были представлены П.С.Прусаченко на конференции ISINN-30 в прошлом году, с ранее опубликованными данными других авторов.

И.Русков отметил, что на Техническом совещании по стандартам нейтронных данных, состоявшемся в январе этого года в МАГАТЭ (Вена), была подчеркнута важность получения новых экспериментальных данных по сечениям n+⁶Li (система ⁷Li) до 8 МэВ. А в апреле было предложено проведение измерения реакций ⁶Li(n,t)α, ⁷Li(n,n't)α и ⁹Be(n,2n)2α на времяпролетном нейтронном спектрометре n-TOF (ЦЕРН), с целью получения улучшенного набора сечений, необходимых для расчетов воспроизводства трития в некоторых из наиболее перспективных конструкций ядерных реакторов. В настоящее время коллектив ученых двух университетов и двух национальных лабораторий в США проводит измерения поперечных сечений (n,xnγ) реакциях методом меченых нейтронов, подобных тем, которые проводятся в рамках проекта TANGRA в ЛНФ ОИЯИ.

В завершение семинара И.Русков поздравил всех с наступающим Днем святых Кирилла и Мефодия, Днем славянской письменности и культуры, а также с нашим замечательным алфавитом (Азъ, Буки, Веди...), в котором зашифровано послание от наших предков всем нам.

Ольга ТАРАНТИНА