Техника - молодёжи 1996-04, страница 5

пик

ЕГО ВЕЛИЧЕСТВА НЕЙТРОНА

В 1976 г. на территории Ленинградского института ядерной физики им. Б.П.Константинова началось строительство исследовательского реактора, которому его создатели дали звучное название ПИК.

Почему — так, а не иначе? Кто-то считает, что тут сказались пристрастия и отчасти тщеславие двух его основных авторов. Первая и последняя буквы в слове «пик» — те же, с которых начинаются фамилии Юрия Викторовича Петрова и Кира Александровича Коноплева: оба в те годы отличались пристрастием к горам, а последний еще за пять лет до закладки ПИКа стал «снежным барсом», то есть побывал на всех четырех семитысячниках бывшего СССР...

Но главное все же в другом. По многим проектным параметрам ПИК явно превосходил все другие действовавшие тогда исследовательские реакторы мира. Единственный его аналог — знаменитый ныне реактор HFR — проектировался в те же годы немцами и французами для Международного института Лауэ-Ланжевена (Гренобль, Франция).

Знаменательно, что идеи технических проектов этих двух выдающихся в своем роде установок были высказаны и опубликованы практически одновременно — в конце 60-х. Но 7 лет спустя у Запада уже был исследовательский инструмент высшего класса, а в Советском Союзе — лишь только заложили первый камень с подобающей поводу торжественностью.

Прошло 20 лет. За эти годы некоторые из выполненных на гренобльском реакторе исследований успели стать классикой, гатчинский же потенциальный рекордсмен так и остался «незавершенкой», хотя правительственные постановления о необходимости его скорейшего пуска подписывали, по меньшей мере, 4 советских и постсоветских премьера.

ПИК и сегодня недостроен. Были на то, конечно, основания и объективные причины. Но, как сообщили недавно газеты, проект ПИКа жив и, более того, продолжает считаться ПЕРВОПРИОРИТЕГНЫМ. Потому что, как это ни странно, ядерный реактор ПИК и сегодня — пик, которого мировая и отечественная физика обязательно должны достигнуть, Зачем? Думаю, вы это поймете из нашей беседы с директором ГНЦ ПИЯФ, заслуженным деятелем науки и техники России Владимиром Андреевичем НАЗАРЕНКО.

Корреспондент: Хотелось бы внятно объяснить читателям, они же — налогоплательщики, в чем уникальность и, простите за каламбур, пиковость ПИКа.

Назаренко: Для этого, вероятно, прежде следует напомнить о некоторых азах ядерной физики. О том, например, зачем исследователям нейтронные потоки.

Если вы хотите рассмотреть некий объект детально, то должны осветить его лу

чом с длиной волны, равной или меньшей, чем расстояние между интересующими вас фрагментами. В конденсированной среде (твердом теле) это, к примеру, узлы кристаллической решетки и — пучки нейтронов в качестве инструмента.

У нейтронных потоков в науке своя «экологическая ниша» — те области исследования, где именно этот «инструмент» оптимален. И — уникален, поскольку другие методы здесь неприменимы.

К.: А в чем уникальность нейтрона?

Н.: Во-первых, нейтроны, из-за наличия у них массы, обладают значительно меньшей при той же длине волны энергией, чем рентгеновские или гамма-лучи, и она, эта энергия, оказывается сравнимой с энергией тепловых колебаний атомов и молекул в веществе, что дает возможность изучать не только статистически усредненную атомную структуру материала, как в случае рентгеновских или гамма-лучей, но и происходящие в нем динамические процессы.

Во-вторых, нейтрон обладает магнитным моментом, и это позволяет исследовать магнитную структуру и магнитные возбуждения, что, как оказалось, весьма существенно для понимания природы процессов, происходящих, например, в таких важных для практики веществах, как высокотемпературные сверхпроводники.

В-третьих, нейтроны взаимодействуют с атомными ядрами, а не с электронами атомных оболочек, как рентгеновские и гамма-лучи. Это обуславливает высокую контрастность (избирательность) нейтронных методов при исследованиях очень близких по свойствам атомов, причем расположенных в начале таблицы Менделеева. Ведь идентификация именно этих — легких элементов в веществах, содержащих наряду с ними и тяжелые, затруднена чрезвычайно. Рентгеновскими и гамма-методами — почти невозможна! А между тем легкие элементы и их местоположение в решетке во многом определяют суммарные свойства материала.

С помощью нейтронов все это можно «разглядеть», им доступно даже определение изотопного состава вещества.

Перечисленные да и другие свойства нейтронного излучения сделали его универсальным и уже поэтому первостепенно важным для исследования конденсированных сред.

К.: А с ними, то есть твердыми телами, имеют дело не только физики и химики, но и биологи, медики и т.д. Разумеется, я согласен с вами, что нейтронные методы исследований развивать и поддерживать надо. Но — какой ценой?! В связи с этим вопрос: разве мало существует промышленных (энергетических) реакторов, дающих сколь угодно большие нейтронные потоки? И исследовательских, по-моему, предостаточно. Разве, к примеру, дубненский ИБР-2 — плохой «инструмент»?

Н.: Ну, во-первых, потоки в энергетических реакторах даже максимально доступной мощности ниже, чем в специализированных высокопоточных исследовательских реакторах. Во-вторых, для физиков-исследователей особо важны не столько потоки в активной зоне, сколько выведенные нейтронные пучки со строго определенной энергией, причем разной в разных экспериментах, А главное, высокопоточных пучко

вых реакторов в мире — единицы, в России же их и вовсе нет.

Что касается реактора ИБР-2, то это действительно вполне современный высокопоточный нейтронный источник, но — импульсного действия. Он дает мощные нейтронные импульсы продолжительностью до 300 мс. Импульсы могут следовать часто — до 5 раз в секунду, но — импульс есть импульс: мощный нейтронный поток доступен исследователям лишь в неуловимо короткое время. Вряд ли нужно объяснять здесь разницу между установками, работающими в импульсном и стационарном режиме: это все равно, что сравнивать результаты спринтера и марафонца. Но прикидочно можно сказать, что в среднем нейтронный поток на ИБР раз в 50 меньше, чем на ПИКе...

Сейчас в англоязычной научной литературе появился термин, который можно перевести на русский как «нейтронная засуха». Не только ядерную физику, вообще всю фундаментальную науку, правительства (кроме Японии) финансируют все хуже. И в то же время ни одна развитая страна не может сегодня обойтись без высококлассных исследовательских инструментов, в том числе и таких дорогостоящих (их сооружение обходится в сотни миллионов долларов), как мощные источники нейтронного излучения.

И, согласитесь, не разумно, уже вложив в проект и строительство 70% необходимых средств, бросить его, по существу, при выходе на финишную прямую.

К.: Так бросаем же... И ПИК забросили именно в такой стадии. Только, если мне память не изменяет, 70-процентная готовность была достигнута еще 10 лет назад, как раз к тому моменту, когда громыхнуло под Чернобылем. И тогда строительство в Гатчине практически заморозили. Не только потому, что большую часть «ядерных» денег перекинули на ликвидацию аварии, но и потому, что в каких-то деталях (весьма крупных порой) гатчинский проект уже не соответствовал европейским стандартам безопасности. Знаю, в частности, что над ним не был предусмотрен защитный колпак.

Н.: Чернобыль, конечно, подкосил. Проект ПИКа пришлось частично пересмотреть. Сооружать круглый колпак (полушарие или почти шар) над уже построенным продольно вытянутым зданием было бы слишком накладно. Но мы нашли выход, с которым согласился научный мир: защитную оболочку построили внутри здания, изолировав все помещения, где в принципе не исключен выход радиоактивных газов и жидкостей, В проекте реконструкции были решены и другие проблемы, высвеченные Чернобылем.

Утвержден этот проект был лишь в 1990 г., когда страна оказалась перед еще более серьезными, чем прежде, экономическими проблемами. Так что сегодня, согласен, ПИК находится почти в той же стадии готовности, в какой был 10 лет назад.,,

Но при том — вот же в чем парадокс — он остается одним из самых совершенных исследовательских реакторов в мире, превосходящим кое в чем и франко-немецкий HFR, и новейшие, возведенные уже в 90-е гг., реакторы Германии, Японии и других стран.

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 4'9 6