На сессиях ПКК

Новый источник нейтронов необходим

59-я сессия Программно-консультативного комитета по физике конденсированных сред работала в смешанном формате 24-25 июня. С информацией о выполнении рекомендаций 58-й сессии ПКК участников познакомил Д.Надь, с информацией о резолюции 135 й сессии Ученого совета и последних решениях КПП - Л.Костов.

Текущему состоянию работ по проекту нового источника нейтронов был посвящен доклад Е.В.Лычагина, текущим планам по возобновлению работы реактора ИБР 2 и программы пользователей - выступление Б.Мухаметулы.

- Свой доклад я начал с истории: как развивалась идеология создания нового источника нейтронов, - рассказывает директор ЛНФ Е.В.Лычагин. - На этом пути с 2016 года по 2020-й произошли серьезные изменения. Мы начинали с источника в виде супербустера - это подкритическая сборка из размножающего материала с механической модуляцией реактивности, управляемая протонным ускорителем. Затем этот проект превратился в импульсный реактор на основе нового типа топлива из нептуния. На сегодня мы имеем относительно проработанное предложение НИКИЭТ по поводу этого варианта источника. Мы видим, что имеются технические проблемы, и вполне возможно, что заявленные изначально высокие параметры по потокам нейтронов, по интенсивности потока нейтронов на поверхности замедлителей нельзя будет достичь, и придется эти параметры снижать. В этом нет ничего страшного, изначально была поставлена очень высокая планка для этих параметров. Кроме того, в лаборатории обсуждается предложение физиков ЛНФ по импульсному реактору на основе плутониевого топлива, которое еще детально не прорабатывалось со специалистами НИКИЭТ.

Принципиальная проблема, над которой мы сейчас работаем, - это вопрос устойчивости реактора, и неважно, на каком топливе он работает. ИБР-2 имеет мощность всего 2 МВт, мы знаем, как он себя ведет. А новые предложения - это реакторы с большей мощностью: до 15 МВт на нептунии и 4 МВт - реактор с плутонием, что превышает параметры ИБР 2. Как себя поведет реактор, надо хорошо посчитать, предсказать, построить математические модели, чем мы сейчас и занимаемся. Мы задерживаемся относительно того графика, который изначально планировали, но без этого не можем двинуться дальше.

Параллельно рассматривается вопрос продления эксплуатации ИБР-2?

- Поскольку видно, что мы задерживаемся, вопрос о максимально длительной эксплуатации ИБР-2 становится все более актуальным. Сейчас мы получили лицензию Ростехнадзора до 2032 года, надеемся, что, может быть, получим затем еще на 10 лет. Что будет дальше, сказать тяжело: и с точки зрения административных вопросов, поскольку лицензирование предполагает оценку состояния реактора, а он был запущен в эксплуатацию в 1984 году. В 2042 году реактору исполнится почти 60 лет, и вполне возможно, что надзорные органы могут просто ограничить время его эксплуатации.

То есть возникает критическая дата, когда ИБР-2 может перестать работать, а новый источник еще не будет построен?

- Эта ситуация всегда возможна. На сегодня, мне кажется, 2042-й - это максимально обозримая дата, дальше заглянуть уже сложно. И уже сейчас видно, что очень тяжело к этому сроку создать новый источник. Конечно, перерыв в переходе между источниками - это не хорошо. Такой негативный опыт есть и в нашей лаборатории, когда мы переходили от ИБР-30 к установке ИРЕН; мы видим, что сейчас происходит в Гатчине, когда реактор ВВР остановлен, а ПИК еще не запущен. Это всегда сопряжено с некоторыми потерями, поэтому хотелось бы совершить плавный переход, допустим разрыв в два-три года.

- Чем вызвано обращение в докладе Б.Мухаметулы к членам ПКК помочь с привлечением экспертов в комитеты, отбирающие предложения на эксперименты?

- Это вызвано тем, что некоторые страны приостановили сотрудничество с ОИЯИ, а у нас была большая группа экспертов из Германии, Польши, Румынии. Сохраняя хорошие человеческие отношения, людям тяжело формально участвовать в наших комитетах. Мы сейчас поворачиваемся в сторону Востока: уже провели некие консультации с китайскими коллегами и пригласили их поучаствовать в наших комитетах, ведутся переговоры с Казахстаном, возможно, обсудим контакты с коллегами из Индии. Поэтому мы и обращаемся ко всем членам ПКК, поскольку не очень понимаем, какая ситуация у них дома, возможно, они могут пригласить кого-то из своих стран.

Программа сессии предусматривала обсуждение первых двух докладов, в нем активно участвовал член программного комитета П.А.Алексеев (НИЦ "Курчатовский институт"):

- Проект нового источника необходим, потому что нейтронные источники нужны, за ними будущее, очевидно, и в стране должно что-то делаться для этого. ОИЯИ - замечательная площадка, поскольку здесь работают ученые из разных стран, которые делятся новыми идеями, и это очень важно. А нейтронный источник - важный элемент научной инфраструктуры нашей страны.

А какой именно нужен источник?

- Понимаете, мы можем делать то, что можем. Исходная идея была очень хорошей, но она не получила развития, стало ясно, что она будет трудно реализовываться. Реализовывать надо то, что возможно, а не только то, что очень хочется. Я имею в виду spallation-источник, он базируется на протонных ускорителях, в которых каждый протон с энергией в сотни МэВ рождает десятки нейтронов. Это очень эффективно. Если вспышка короткая, то можно получить высокие потоки нейтронов при небольших, по сравнению с реакторами, мощностях. В нашей стране была попытка создать такой источник в Троицке, но проект до сих пор не реализован. Это сложная техника, это ускорители, они гораздо дороже реакторов.

Участвовал в дискуссии и член ПКК А.С.Иванов (Институт Лауэ - Ланжевена, Франция):

- Егор Лычагин в своем докладе рассказал о прогрессе и сложностях на пути развития реактора. Даже если те амбициозные цели, которые ставились вначале, возможно, не будут полностью достигнуты, тем не менее источник нейтронов такого класса необходим для страны. Сегодня ИБР-2 - фактически единственный работающий источник, который выдает результаты, востребованные научным сообществом не только нашей страны, но и стран-участниц ОИЯИ. Одно из замечаний, которое я хотел бы сделать по поводу приборной базы на новом реакторе, связано с тем, что на существующем реакторе есть только один спектрометр, посвященный исследованиям неупругого рассеяния нейтронов, исследованиям динамики молекулярных систем. Нам нужны характерные для международных источников похожего типа 30 процентов спектрометров для этих исследований. На ИБР-2 их явно не хватает, желательно увеличить количество приборов. Мы знаем, что планируется развитие приборной базы, есть проект еще одной установки, которая позволит увеличить продуктивность этих научных исследований, но, наверное, хотелось бы иметь больше таких приборов. Возможно, это станет задачей следующих сессий ПКК - такие проекты предложить и оценить.

ПКК поддержал предложение об открытии нового проекта "Высокочувствительные сенсоры, работающие на принципах молекулярного узнавания для детектирования вирусов", в котором задействованы специалисты ЛЯР, МГУ, Ереванского госуниверситета и институтов Армении.

О проекте рассказывает его участник Е.Г.Завьялова (Химический факультет МГУ):

- Тема нашего проекта - сделать системы для обнаружения и, возможно, обезвреживания вирусов. В качестве объекта мы выбрали актуальный и довольно опасный для ветеринарии вирус африканской чумы свиней (АЧС). Он поражает большие поголовья свиней и вызывает серьезные экономические потери. Интересно находить этот вирус на самых ранних стадиях, и, возможно, создать средство для обезвреживания этого вируса - извлечь его из среды и остановить заражение. Для этого мы решили использовать комбинацию методов: физики ЛЯР делают трековые мембраны, на них мы посадим элементы ДНК, так называемые аптамеры, которые могут узнавать вирусы среди множества молекул, связывать его. А наши армянские коллеги помогут нам с биологическими образцами, с апробацией технологии, и также проверят, можно ли делать на основе наших аптамеров противовирусные средства для остановки эпидемии.

В дальнейшем вашу разработку предполагается использовать в свиноводческих хозяйствах?

- Мы хотели бы, конечно, это интересно в первую очередь крупным фермерским хозяйствам - вовремя остановить эпидемию.

У вас есть уже какой-то положительный опыт?

- Саму технологию - как посадить аптамер на мембрану, могут ли они остановить вирусы, мы отработали на других объектах, на вирусах гриппа А. С вирусом АЧС мы пока не работали, его у нас нет, и для этого нам нужны армянские коллеги, потому что они работают с ним непосредственно, у них накоплен большой опыт. Почему у нас есть уверенность? Мы уже делали сенсоры для обнаружения вируса гриппа на основе трековых мембран: сажали аптамеры, ловили вирусы гриппа, видели с помощью микроскопии, что они успешно пойманы.

- С конца 1980-х мы активно внедряем трековые мембраны в микробиологический анализ воды, воздуха, - добавляет А.Н.Нечаев (ЛЯР, Центр прикладной физики). - Основной механизм выделения был основан на механизме ситового разделения. В 1980-х мы участвовали в создании тест-системы для диагностики вируса СПИДа. Новое поколение трековых мембран - функциональные, то есть на их поверхности создаются особые функциональные группы, которые могут специфично захватывать определенные вирусные частицы. И это происходит на мембранах с большим диаметром пор. В рамках расширения приложений трековых мембран мы планируем с нашими коллегами выполнить эти работы, достаточно важные для программ по национальной безопасности и программ по сохранению здоровья населения России и не только. Мы надеемся, что страны-участницы ОИЯИ, с которыми мы, конечно, будем делиться результатами, постепенно присоединятся к нашему проекту.

Армянские ученые будут выполнять серии экспериментов по изучению эффективности и безопасности применения аптамеров для связывания с вирусами африканской чумы. Руководимая О.С.Закаряном Лаборатория противовирусных препаратов Института молекулярной биологии НАН (Ереван, Армения) имеет значительный опыт в противовирусных исследованиях, в частности вируса АЧС и некоторых вирусов человека. Ранее лаборатория выявила эффективность противовирусных агентов - флавоноидов и, в сотрудничестве с российскими учеными, жесткие ингибиторы амфипатического слияния для борьбы с вирусом АЧС. Лаборатория соответствует международным стандартам биобезопасности второго уровня. В рамках текущего проекта будет изучена эффективность действия специфических аптамеров для вируса АЧС на клеточных моделях in vitro. По итогам исследований будут предложены лучшие кандидаты для испытания с искусственными трековыми мембранами. Новые результаты могут иметь реальное практическое применение для контроля распространения вируса АЧС, что является огромной проблемой в Восточной Европе, включая Россию и Армению.

Как сообщил Р.М.Арутюнян, в Институте биологии Ереванского государственного университета планируется проведение экспериментальных работ, по исследованию генотоксических и цитотоксических эффектов ДНК-аптамеров в нормальных и опухолевых клеточных культурах. У лаборатории общей и молекулярной генетики есть многолетний опыт международного сотрудничества в области оценки действия мутагенов среды в клеточных культурах. В лаборатории ранее успешно исследовались генотоксические эффекты воздействия вируса АЧС, что позволило оценить механизмы повреждения ДНК, вызываемые этим опасным патогеном. В ходе выполнения проекта основные усилия будут направлены на изучение генотоксических эффектов аптамеров в нормальных и опухолевых клеточных культурах. Важно отметить, что генотоксичность аптамеров изучена недостаточно, и данное направление является новаторским и перспективным. Аптамеры будут тестироваться как в свободном виде, так и будучи прикрепленными к трековым мембранам для распознавания и связывания вируса АЧС среди множества молекул. Основная задача - проверка возможности использования аптамеров для снижения уровней генетических повреждений, вызванных вирусом АЧС. В этих работах будут участвовать аспиранты и магистры, что станет для них хорошей школой сотрудничества с российскими учеными.

Все участники проекта уверены, что ожидаемые результаты будут способствовать развитию принципиально новых подходов для оценки возможности и снижения генетических эффектов вирусных инфекций.

О ходе работ в рамках проекта TARDISS доложил М.П.Зарубин, с научными докладами выступили Г.А.Калагов и Н.Ю.Самойлова. В постерной сессии были представлены работы молодых ученых ЛНФ, ЛЯР и ЛРБ. Ее победителями стали сотрудники ЛНФ О.Н.Лис с работой "Влияние высокого давления на кристаллическую, магнитную структуры и колебательные спектры ван-дер-Ваальсовых соединений", Б.А.Бакиров ("Свёрточные нейронные сети для реконструкции трехмерных моделей нейтронной томографии по неполным данным") и С.А.Куракин ("Влияние ионов кальция на структуру и морфологию липидных мембран в присутствии пептида Ab(25-35)").

Ольга ТАРАНТИНА,
фото Елены ПУЗЫНИНОЙ