Проекты XXI века

Новый источник нейтронов.
Первый этап завершен

6-7 декабря в ДМС ОИЯИ работало совещание "Передовые идеи и эксперименты для дубненского нейтронного источника (DNS-IV). Необходимые замедлители и инфраструктура". Совещание собрало большое количество сотрудников ЛНФ, специалистов из других лабораторий Института, а также ведущих европейских нейтронных и российских исследовательских центров.

Открывая совещание, директор ЛНФ В.Н.Швецов заметил, что это совещание первое, но явно не последнее, так что торжественным приветствием всем участникам станет первый доклад но новому источнику - В.Л.Аксенова.

"Сегодня у нас этапное совещание - в том смысле, что мы заканчиваем определенный этап своей деятельности, - начал свое выступление Виктор Лазаревич. - Вчера в ЛНФ прошло совещание с участием главного конструктора всех исследовательских реакторов и группы конструкторов из НИКИЭТ - института, который конструировал все реакторы в нашей стране. Этим совещанием завершен первый этап, длившийся с 2015-го по текущий год. Он начался первым выступлением Е.П.Шабалина о новом реакторе взамен ИБР-2. А сейчас мы вступаем в технический этап, который должен завершиться в 2020 году созданием технического проекта.

Дубна - родина супербустеров. Первый ИБР, созданный в 1960 году, в 1964-м был дополнен микротроном. Через пять лет запустили ИБР-30, а в 1982-м - ИБР-2. Предполагалось, что он будет работать с инжектором ЛИУ-30. Этот проект не удалось реализовать, но идея осталась. По этой линии мы и движемся". Далее докладчик остановился на плюсах и минусах двух вариантов нового источника нейтронов - реактора и супербустера, рассказал о проведенных за три года расчетах и исследованиях по каждому из них, возникших вопросах, участии в обсуждениях таких ведущих мировых экспертов, как Дж. Карпентер (США), Л.Калабретта (Италия). Отвечая на вопросы дубненских журналистов, Виктор Лазаревич сказал:

- Жизнь нашего замечательного реактора ИБР-2 заканчивается, примерно, в 2035-2037 годах. Поэтому возникает естественный вопрос: что будет после этого реактора? Остается меньше 20 лет, это не очень большой срок, я бы сказал, даже короткий для создания такого рода крупных установок. Поэтому три года назад, в 2015-м году, мы начали изучать вопрос о новом источнике нейтронов. Естественно, была поставлена амбициозная задача: не просто получить поток нейтронов выше, чем на реакторе ИБР-2, а получить предельно возможный поток нейтронов. Эта задача, в первую очередь, связана с научной программой, а значит, надо попытаться предугадать, что будет происходить с физикой через 20-30 лет. Это сложнейшая задача, когда в этой науке практически каждый день происходят новые события. Прошедшие три года мы именно этим и занимались - составляли прогнозы развития научных исследований при помощи нейтронов, и, главное, за это время были разработаны концепции нового источника нейтронов.

Итак, на сегодня у нас передаются в разработку главному конструктору реакторов в НИКИЭТ, знаменитую организацию, которая проектировала все исследовательские реакторы в стране, в том числе и наш ИБР-2, наши концепции нового источника нейтронов. У нас две концепции. Одна - это импульсный реактор периодического действия ИБР-3, по названию видно, что это идеологическое продолжение нашей линии импульсных реакторов, которые успешно работают в Дубне уже почти 60 лет. Второй проект, новая для нас система - источник нейтронов на базе протонного ускорителя. Эти две разработки пошли к главному конструктору, который нам скажет, насколько технически реализуемы те предложения, которые мы разработали. Сегодняшнее совещание подводит итог трехлетней работы, где будет зафиксирован статус этих двух проектов нового источника и, что очень важно, будут зафиксированы требования физиков к новому источнику. Вопрос сложный, его можно обсуждать очень долго, но нам нужно двигаться, поэтому на каком-то этапе обсуждения нужно зафиксировать некий итог.

Свою концепцию нового источника "Нептун" Е.П.Шабалин обсуждал и после выступления.

В сегодняшнем совещании участвуют, в основном, сотрудники ЛНФ, поскольку, еще раз повторю, это своего рода заключительное рабочее совещание. Все обсуждения у нас проходят в соответствии с научной демократией, то есть за эти три года прошло множество семинаров, научно-технических советов с тем, чтобы была возможность высказаться всем. Сегодня заключительное заседание, после которого, в соответствии с принципами демократического централизма, будет сказано: пообсуждали - заканчиваем. Вторая часть аудитории - это наши коллеги, во-первых, их других лабораторий ОИЯИ. Когда мы рассматриваем перспективную научную программу, мы ориентируемся на актуальные проблемы, учитывая, чтобы эта программа была объединена с научной программой Института в целом, так, чтобы максимально использовать возможности других лабораторий. Третья часть присутствующих - наши коллеги из других нейтронных центров: ПИЯФ, который входит в Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт", ИЯИ РАН в Троицке, - это два ведущих нейтронных центра в стране, и наши коллеги из ведущих нейтронных центров мира - это Институт Лауэ - Ланжевена в Гренобле, образно говоря, нейтронная столица Европы, и из нового Европейского источника нейтронов, который сейчас создается в Швеции. Это маяки, на которые мы ориентируемся в наших разработках.

Будет ли новый источник создаваться на месте ИБР-2?

Я пять лет служил директором Петербургского института ядерной физики и занимался завершением строительства нового мощного реактора ПИК. Это довольно старый проект, продолжающийся с начала 1970-х. И теперь я уж точно знаю, что новую установку нужно создавать только на новом месте и из новых материалов и оборудования. Мы планируем занять территорию рядом с реактором ИБР-2, там достаточно места.

Когда будет выбрана концепция нового источника?

В будущем году, когда главный конструктор НИКИЭТ сделает свои проработки и предложит нам так называемый концептуальный проект. Это означает, что они проработают оба предложения и выдадут нам вердикт об их технической реализуемости. То, что мы сегодня здесь обсуждаем, относится к категории научных разработок. Было несколько вариантов, сейчас отобраны два, а дальше встает вопрос технической реализуемости, поскольку это ядерная установка, он связан в определяющей степени с вопросами ядерной безопасности, и по существу это будет неким определяющим критерием.

Вы не задали мне вопрос о молодежи, вас, людей молодых, это не очень волнует. Ясно, что это все реализуется для тех молодых людей, которые сегодня, может быть, еще и не поступили в университеты. Те студенты, которые учатся на моей кафедре в МГУ, они к времени создания нового источника уже должны быть серьезными учеными. И наряду с решением технических проблем я бы поставил вопрос подготовки молодых кадров - это для нас, я бы сказал, главная задача. Так что я обращаюсь к молодым людям, школьникам, студентам для начала, прийти к нам, посмотреть, поговорить, если понравится - всех будем обучать.

В совещании участвовал вице-директор ОИЯИ Б.Ю.Шарков: Сегодня у нас очень важное событие - рабочее совещание по новым идеям и новым экспериментам, связанным с разработкой нового поколения источников нейтронов в ОИЯИ. Это чрезвычайно актуальная тема, с точки зрения стратегического развития нашего Института. Вы знаете, что сейчас разрабатывается план стратегического развития ОИЯИ на перспективу до 2030 года и дальше, и ЛНФ несколько лет работает над концепцией нового источника нейтронов. Он должен быть основан на пионерских разработках и принципах, должен быть уникальным. В результате всех обсуждений и тщательного рассмотрения мы должны иметь концепцию нового источника нейтронов для таких важнейших направлений исследований в нашем Институте, как физика конденсированного состояния, радиационная биофизика, материаловедение и, конечно же, ядерная физика. Сейчас происходит столкновение двух очень интересных идей, но, как известно, в спорах рождается истина. Дискуссия идет в конструктивном русле, с привлечением лучших мировых экспертов, которые уже имеют опыт работы над аналогичными источниками за рубежом. Тон дискуссии, ее направление мне пока очень нравятся. Думаю, на ближайшем ПКК по физике конденсированных сред в январе будут представлены результаты этой работы. Я смотрю оптимистично, поскольку ЛНФ работает в очень хорошем темпе, правильном направлении, с привлечением лучших мировых экспертов - как и должно быть в нашем замечательном Институте!

А.М.Балагуров накануне совещания по новому источнику организовал в ЛНФ серию семинаров по обсуждению необходимых экспериментаторам замедлителей и спектрометров: Дело в том, что характеристики источника и его конструкция обсуждаются вместе с параметрами спектрометров на нем, поскольку есть взаимное влияние: от характеристик источника очень сильно зависят параметры спектрометров, но и обратно - мы хотим иметь какие-то конкретные распределения по длине волны, а значит, должны быть предусмотрены соответствующие замедлители - теплые, холодные, мы хотим иметь какие-то доступные места поближе к зоне. Это все, соответственно, должно быть предусмотрено в конструкции. Раньше такие вещи не обсуждались: сначала строился источник, а потом экспериментаторы к нему как-то пристраивали свои спектрометры, довольствуясь тем, что получилось. А сейчас идет взаимное обсуждение характеристик, которые влияют друг на друга, и это очень правильно и хорошо. Для нас совещание - первый шаг в этом направлении, такие совещания, наверное, станут регулярными, поскольку тут открытых вопросов еще очень много.

С докладом "От нейтронного источника к нейтронным инструментам для нового нейтронного источника DNS-IV" на совещании выступил Александр Иоффе (Исследовательский центр в Юлихе, Германия): Проект нового нейтронного источника DNS-IV в ОИЯИ набирает динамику. Если этот проект будет реализован в запланированных временных рамках, 2035-2037 год, то он очень хорошо впишется в изменяющийся мировой нейтронный ландшафт. Поскольку в этот время будут закрываться устаревающие крупные нейтронные источники, DNS-IV позволит сохранить потенциал для нейтронных исследований в Европе и во всем мире, а также существенно повысит удельный вес России в этой области.

Несомненно, что реализация проекта такого высочайшего мирового уровня создаст, так же как проект NICA, еще одну яркую точку на мировой научной карте, значительно усилит привлекательность ОИЯИ и, безусловно, будет иметь огромное значение для всего мирового научного сообщества.

На этом совещании был дан старт обсуждениям одного из важнейших компонентов источника - замедлителей нейтронов, которые на порядки снижают энергию быстрых реакторных нейтронов и таким образом делают их пригодными для исследований строения вещества, а также и структуры самого нейтрона. По сути, нейтронные приборы начинаются именно с замедлителей нейтронов, так что их качество во многом предопределяет успех дальнейших нейтронных исследований. Ныне было положено начало очень важному процессу формулирования требований к этим важнейшим элементам со стороны нейтронных приборов. А определение типов и требуемых параметров этих приборов зависит от научной программы, которая обсуждается на сессиях программно-консультативного комитета по физике конденсированных сред ОИЯИ. Такая синхронизация работы по всем направлениям, организованная дирекциями ОИЯИ и Лаборатории нейтронной физики, производит очень большое впечатление.

Также очень важно, что среди участников совещания много молодых ученых и инженеров. Источник, который будет построен в 2035 году - это их источник. И они не просто присутствуют, а делают доклады, активно участвуют в обсуждениях - видна преемственность поколений!

Валерий Несвижевский (ИЛЛ, Франция) выступил с докладом "Эксперименты на вертикальном нейтронном канале": Во-первых, Дубна хочет построить совершенно уникальный источник нейтронов, который объединяет в себе spallation-источник, основанный на ускорителе, и реактор. Есть несколько причин, по которым другого такого источника, по крайней мере, в ближайшее время может не быть. Второе, что очень хорошо, одновременно с созданием источника идет обсуждение не только приборной базы, но и физической программы на этом источнике. Это очень хорошо, так делается далеко не всегда. Третье. Нас попросили дать предложения по конкретным экспериментам или установкам. Я приехал с одним таким конкретным предложением: это большой проект, его можно реализовать. Он потребует много работы, но может дать серьезный физический результат. Я рассказал, как это можно сделать, и заинтересован продолжать обсуждение, как это сделать конкретно в Дубне.

***

Все выступления сопровождались заинтересованными вопросами участников, иногда тут же перераставшими в обсуждения. Совещание завершилось общей дискуссией, итоги которой были сформулированы в рекомендациях дирекции ЛНФ.

Ольга ТАРАНТИНА,
фото Елены ПУЗЫНИНОЙ