Семинары

Есть основа для размышлений

24 декабря в ЛНФ на общелабораторном семинаре с докладом "О будущем импульсном источнике ЛНФ" выступил главный научный сотрудник лаборатории Е.П.Шабалин.

- Это завершающий лабораторный семинар, и очень приятно, что на нем выступает Евгений Павлович, - такими словами открыл семинар директор лаборатории В.Н.Швецов. - Тема доклада волнует всех - это видно по заполненному залу. Сейчас, когда готовится новая Семилетняя программа развития ОИЯИ, нам жизненно необходимо подумать о новом источнике нейтронов - после того, как в 2030-2035 году закончится срок эксплуатации ИБР-2. Не в приказном порядке, а самым естественным образом возникла рабочая группа, в которую, кроме соавторов сегодняшнего доклада Е.П.Шабалина, В.Д.Ананьева и А.Д.Рогова, вошел А.В.Виноградов, также участвовали в ее заседаниях В.Л.Аксенов и я. Ее цель - разработка концепции нового источника, о которой уже пора думать, поскольку его создание потребует не менее 10 лет. От имени рабочей группы Евгений Павлович расскажет о нескольких концепциях нового источника.

- Есть такое изречение: "Нужно знать прошлое, созидать настоящее и думать о будущем", и я обращусь к истории, - начал свое выступление Евгений Павлович. - Нужно вспомнить людей, стоявших у истоков создания импульсных реакторов, - Д.И.Блохинцева, И.И.Бондаренко, Ю.Я.Ставиского. В 2016-м году, когда ОИЯИ отметит свое 60-летие, 60 лет исполнится ЛНФ и 50 лет - с момента создания отдела ИБР-2. Эти юбилеи предлагаю отметить стартом проекта "Реактор будущего".

Затем докладчик остановился на недостатках реактора ИБР-2: низкая в сравнении с источниками 21-го века средняя плотность потока тепловых нейтронов 4,5х10¹² н/см²с (в то время как на создающемся европейском источнике ESS она будет равна 4х10¹⁴) и большой фон между импульсами - 7,5-8 процентов. Использование оружейного делящегося материала также доставляет определенные неудобства.

Докладчик выделил три возможных пути для ЛНФ как лаборатории с импульсным источником нейтронов: получить 1 млрд долларов на создание российского варианта ESS; рассмотреть другие варианты импульсных источников и выбрать наиболее близкий к источнику на основе протонного ускорителя SNS (Окридж, США) с плотностью потока тепловых нейтронов порядка 10¹⁴ н/см²с; и последний - завершить исследования на ИБР-2 в 2032 году прощальным банкетом. Естественно, рабочая группа рассматривала наиболее реалистичный второй путь, а именно, три типа импульсных источников: протонный ускоритель с размножающей мишенью, протонный ускоритель с неразмножающей мишенью и импульсный реактор. Результаты работы докладчик показал в виде таблицы параметров источников.

Анатолий Дмитриевич Рогов провел множество сравнительных расчетов при помощи компьютерных программ для источника с неразмножающей мишенью типа ESS, с размножающей мишенью с двумя видами топлива - плутоний и нептуний, и для импульсного реактора, названного условно DANS. Нептуний-237 является пороговым делящимся изотопом, с ним можно организовать самоподдерживающуюся цепную реакцию, его сечения деления и другие характеристики известны. На нептунии работали экспериментальные реакторы. Основные преимущества перед плутонием - малая эффективная доля запаздывающих нейтронов и малое время жизни нейтронов деления. Недостаток - большая критмасса. Этого изотопа накоплено значительное количество - тысячи тонн.

- А импульс на нем будет короткий? - возник вопрос из зала. - Конечно! - Тогда, это то, что нужно!

Плутоний-239 как размножающая мишень протонного ускорителя на 600 МэВ с током 200 микроампер может дать поток тепловых нейтронов 3х10¹³ н/см²с с фоном 5 процентов. На нептуниевом импульсном реакторе (без ускорителя) мощностью 10 МВт поток получается выше - 5х10¹³, увеличение на порядок по сравнению с ИБР-2, а фон будет примерно в три раза ниже.

Нам кажется перспективным, отметил докладчик, именно импульсный реактор, а не размножающая мишень очень дорогого сильноточного ускорителя протонов. А выбирать между нептунием и плутонием нужно будет уже на следующем этапе, так же, как и между вариантами создания нового реактора в стенах старых зданий или строительства нового комплекса.

Доклад вызвал заинтересованные вопросы слушателей, а В.В.Сумин (ЛНФ) так прокомментировал его: "Источник нейтронов надо строить обязательно, иначе лаборатория и Институт окажутся в том же плачевном положении, что и ФЭИ, передавший свой нейтронный источник в Димитровград. И мой призыв - обратить самое пристальное внимание на ширину импульса".

- Работа только началась, надо сформулировать все наши требования к источнику, - подчеркнул В.Н.Швецов. - Довольно большую часть финансирования проекта, если он состоится, нужно будет просить у дирекции Института, а значит, мы должны убедительно обосновать, что нейтронные исследования будут актуальны и синхротронами их не заменишь. Я считаю, рабочая группа проделала хорошую работу, создав основу для размышлений.

Ольга ТАРАНТИНА