В зеркале статистики

ОИЯИ "не только родина слонов, павлин тоже птица наша..."
...ЛВЭ с ЛФЧ - лицо ОИЯИ и России в области криогеники...
(из записной книжки)

ОИЯИ - один из лидеров криогенных исследований и разработок в России и не только в ней: рефрижераторы растворения гелия-3 в гелии-4, парожидкостные детандеры для ожижителей, крупный ожижительный гелиевый центр ЛВЭ, жидководородные пузырьковые камеры, быстроциклирующие сверхпроводящие магниты "Дубна" - основа нуклотрона и возможная перспектива для ускорителя в Дармштадте, криоисточники ионов, криогенные водородные мишени, низкотемпературные струйные компрессоры-эжекторы, гидродинамика двухфазных потоков гелия, диагностика криогенных систем, твердометановый замедлитель нейтронов...

В этом тезисе и очень кратком списке названий - лишь едва заметная верхушка огромного айсберга, удельный вес которого можно представить по публикациям. Прагматичные американцы, как известно, большие любители учета и статистики, в том числе, в области фундаментальных наук. Так вот, в соответствии с анализом Криогенного отдела Национальной лаборатории имени Ферми (США), ОИЯИ силами ЛВЭ, ЛНФ и ЛФЧ "дает" около четверти от общего числа докладов на представительные международные конференции по криогенике (ICEC и CEC), которые подготовлены за период с 1998 по 2001 гг. криогенщиками бывшего СССР (ныне СНГ), и эта доля практически не меняется на протяжении последних полутора десятков лет. Так, например, в 1988 г. она была даже несколько ниже - около 21процента.

Если взять публикации за 1998-2001 гг. международного журнала "Cryogenics", то среди них аналогичная доля ОИЯИ - 11 процентов, тогда как, например, в 1991 г. было около 18 процентов: старение коллектива, нехватка средств, отсутствие привлекательных элементов научного туризма, отток кадров… Последняя причина привела к тому, что около половины всех эсэнгэшных публикаций за 1998-2001 гг. подготовлены совместно с западными партнерами преимущественно в их центрах или "нашими" же, уехавшими на Запад. Факт печально-естественный… Что касается вклада криогенщиков СССР в общую мировую научную "продукцию", то эта доля в трудах международных конференций за 1988 г. была около 7%, а за период 1998-2001 гг. авторы СНГ лишь несколько превысили 5%. По статьям в "Cryogenics" эти величины составляли 11,6 % в 1991 г. и 7,3% за 1998-2001 гг..

Примечательно, что во все эти показатели весомый вклад вносит довольно компактная группа криогенщиков ЛФЧ: около 1% от мирового "производства" и почти все статьи в "Cryogenics", опубликованные авторами ОИЯИ за 1998 - 2001 гг., что и составляет отмеченную выше долю ОИЯИ в 11%. В декабре 2000 г. ОИЯИ был единственным представителем восточно-европейских научных центров на Международном симпозиуме в США по инновационным методам измерений в криогенике, г. Таллахасси, штат Флорида. Начальник сектора криофизических исследований (СКИ) ЛФЧ Ю. П.Филиппов сделал на симпозиуме доклад "Как измерить паросодержание двухфазных криогенных потоков".

Более детальное знакомство с криогенщиками ЛФЧ показало, что их последние работы связаны с разработкой, созданием, исследованием и практическим применением систем криодиагностики. Постоянный интерес к этой тематике обусловлен развитием криогенных систем, например, сверхпроводящих ускорителей, детекторов частиц, установок термоядерного синтеза, криорефрижераторов, спектрометров космических станций, диагностических устройств для медицины и др. Основными измеряемыми параметрами криогенных систем служат температура и сплошность (паросодержание) двухфазного потока, к которому отводится тепло от охлаждаемого объекта, например, сверхпроводящей обмотки магнита. Датчики систем криодиагностики зачастую должны работать в условиях не только низких температур, но и при воздействии ионизирующих излучений и/или магнитных полей. Однако лет пять назад достоверная и систематизированная информация о поведении российских криотермометров в магнитных полях и под влиянием быстрых нейтронов и гамма-квантов практически отсутствовала. Что касается датчиков сплошности для промышленного применения с чувствительными элементами круглого поперечного сечения, которые не оказывали бы дополнительного гидравлического сопротивления двухфазному потоку криоагента, то такие датчики к 1998 году, видимо, не были созданы, хотя практика требовала решения этой проблемы.

Основные результаты сводятся к следующему. Системно исследовано поведение российских термометров в магнитных полях до 9 Т, а также под воздействием ионизирующих излучений. Выявлена высокая радиационная стойкость исследованных термометров и приведены практические рекомендации по определению эквивалентных температурных сдвигов за счет этих факторов. Системы для калибровки термометров не уступают лучшим мировым образцам, а установка для калибровки датчиков сплошности на основе запатентованной методики, возможно, является единственной системой такого рода. Теоретически и экспериментально исследованы гидродинамические характеристики двухфазных потоков гелия, что послужило основой для разработки высокочастотных датчиков сплошности и обоснования принципов их калибровки. Эти и предыдущие разработки используются на практике в странах-участницах ОИЯИ: в установке КГУ-500 ЛФЧ для определения ее производительности, в криогенной системе Нуклотрона для определения паросодержания криостатирующего двухфазного потока гелия на входе/выходе цепочки сверхпроводящих магнитов, на заводе по разделению изотопов водорода в Румынии. В ДЕЗИ поставлена система для измерения сплошности двухфазного потока сверхтекучего гелия для TESLA Test Facility. Датчики сплошности с чувствительным элементом круглого поперечного сечения и их измерительные системы на базе промышленного компьютера c ВЧ-детектором и измерительной платой собственной разработки не имеют аналогов. Несколько сотен криотермометров поставлены в ДЕЗИ и Институт Физики Плазмы, Германия, проект W7-X/Stellarator. Обзорные статьи по гидродинамике двухфазных потоков гелия служат сотрудникам криогенной группы Фермилаба (и, возможно, не только им) своеобразным справочником для практической работы.

Примерно за последние двадцать лет циклы работ СКИ отмечены шестью премиями ОИЯИ, в том числе двумя первыми.

Здесь, возможно, будет уместно сказать, что отмеченные успехи ОИЯИ в криодиагностике как-то естественно образовались из возможностей ЛНФ, плодотворных партнерских контактов с ВНИИФТРИ, а также из решения, по сути, фундаментальной задачи - исследований характеристик двухфазных потоков гелия в ОНМУ ОИЯИ и институтах-партнерах (МИФИ, ИФВЭ, "Криогенмаш" и других), начавшихся около двадцати лет назад в связи с проектом создания в Протвино ускорительно-накопительного комплекса. Это лишний раз подтверждает практичность хороших экспериментальных методов как основы для будущих результатов прикладного характера. Филиппов вспоминает, какой мощный коллектив криогенщиков трудился над решением сложных задач, как много было интересных идей, предложений, обсуждений, остроумных решений. Были общие цели, были средства и квалифицированные кадры и, естественно, результаты в довольно многочисленных публикациях... Многие из тех, кто участвовал в том проекте, трудятся сегодня на Западе, многие вынуждены были уйти из науки. Коллектив же, сохранившийся сегодня в ОИЯИ, в частности в ЛФЧ, востребован, хотя все чаще и чаще для обустройства проектов Германии, Японии, Южной Кореи...

Евгений Молчанов