Проекты 21-го века

Научный руководитель Лаборатории ядерных реакций имени Г.Н.Флерова академик Ю.Ц.Оганесян выступил 24 марта на общелабораторном семинаре с докладом "На пути к синтезу 120-го элемента". После краткого анализа синтеза сверхтяжелых элементов в реакциях холодного и горячего слияния докладчик рассмотрел возможности синтеза 120-го элемента с пучком ионов ⁵⁴Cr на Фабрике СТЭ. В докладе был предложен ряд экспериментов, дополняющих наши представления о процессах образования тяжелейших ядер и свойства их распада.

Циклотрон ДЦ-280 для Фабрики сверхтяжелых элементов

Открытие новых сверхтяжелых элементов с атомными номерами 114-118 стало одним из наиболее ярких научных результатов последнего десятилетия.

Приоритетные эксперименты были выполнены в ОИЯИ на ускорительном комплексе У-400 Лаборатории ядерных реакций. Синтез осуществлен в реакциях полного слияния дважды магического ядра ⁴⁸Са с нейтронно-избыточными ядрами актинидов (^242,244Pu, ²⁴³Am, ²⁴⁹Cm, ²⁴⁹Bk, ²⁴⁹Cf). Подтверждено существование острова стабильности, заполнен последний период периодической таблицы Менделеева.

Сегодня один из основных вопросов синтеза новых элементов: могут ли быть созданы элементы с атомными номерами больше 118? Прямой синтез элементов с Z>118 в реакциях слияния связан с переходом к бомбардирующим ядрам тяжелее ⁴⁸Ca, так как возможности наработки на ядерных реакторах мишенного материала ограничены производством изотопов Cf. Ожидается, что сечения образования (вероятность образования) ядер с Z=120 в реакции ²⁴⁸Cm + ⁵⁴Cr и ядер с Z=119 в реакции ²⁴⁹Bk + ⁵⁰Ti будут примерно в 10-20 раз ниже сечения образования изотопов СТЭ в экспериментах по синтезу 114 и 115-го элементов в реакциях с ⁴⁸Cа. Для более детального изучения ядерно-физических и химических свойств СТЭ также необходимо существенно повысить эффективность экспериментов. С этой целью и создана Фабрика СТЭ.

Создание циклотрона ДЦ-280 было завершено в начале 2019 года. Параллельно создана первая физическая установка Фабрики СТЭ - новый газонаполненный сепаратор ГНС-2. Фабрика сверхтяжелых элементов была официально введена в эксплуатацию 25 марта 2019 года.

Официальное открытие циклотрона ДЦ-280

С момента запуска ДЦ-280 отработал более 14 000 часов. На сегодняшний день параметры пучков циклотрона близки к проектным, получены пучки мощностью до 2,5 кВт, например пучки ⁴⁰Ar+7, ⁴⁸Ca+10, с интенсивностями 10,4 и 7,8 микроампер-частиц, соответственно. Также продолжаются работы по введению в эксплуатацию флэт-топ резонансной системы. В частности, продолжаются эксперименты по влиянию работы данной системы на ускоряемый пучок заряженных частиц.

С декабря 2020 года проведен ряд экспериментов по синтезу 114-го элемента (флеровий) в реакции ²⁴²Pu + ⁴⁸Ca, 115-го элемента (московий) в реакции ²⁴³Am + ⁴⁸Ca и 112-го элемента (коперниций) в реакции ²³⁸U+⁴⁸Ca на установке ГНС-2. В данных экспериментах было получено 128 событий синтеза 114-го элемента, 94 события 115-го элемента и 16 событий 112-го элемента.

Помимо экспериментов по синтезу сверхтяжелых элементов, ведутся работы по получению высоких интенсивностей ионов титана и хрома для проведения экспериментов по синтезу 119 и 120-го элементов. На данный момент получено 1 микроампер-частиц ⁴⁸Ti и 2,6 микроампер-частиц ⁵²Cr.

В конце 2021 года были закончены монтаж и пуско-наладочные работы газонаполненного сепаратора ГНС-3 для проведения исследований по спектроскопии и химии СТЭ. В декабре проведены первые тестовые эксперименты с пучком ионов ⁴⁸Са.

Андрей ПРОТАСОВ,
начальник установки ДЦ-280