Семинары

"Благодаря их усилиям, настойчивости и таланту..."

9 февраля в конференц-зале Лаборатории нейтронной физики состоялся первый семинар из цикла, посвященного 40-летию введения в эксплуатацию реактора ИБР-2. С докладом "Развитие на ИБР 2 нейтронных дифракционных исследований" выступил главный научный сотрудник лаборатории Анатолий Михайлович Балагуров.

Сначала собравшиеся увидели страницы исторического акта о приемке реактора в эксплуатацию Госкомиссией под председательством А.М.Петросьянца, председателя Государственного комитета СССР по использованию атомной энергии: "Принять в эксплуатацию с 10 февраля..."

Докладчик заметил, что в истории развития комплекса спектрометров ИБР 2 и методов проведения экспериментов на нем было несколько ключевых моментов, среди которых создание первого в мире фурье-дифрактометра высокого разрешения, развитие методов измерения нейтронограмм от микрообразцов в камерах высокого давления с наковальнями и развитие методов анализа необратимых переходных процессов в реальном времени. Определяющую роль в реализации на реакторе ИБР 2 этих методов сыграли В.А.Трунов (ПИЯФ, Гатчина), В.А.Соменков (НИЦ КИ, Москва) и Г.М.Миронова (ЛНФ ОИЯИ), благодаря усилиям, настойчивости и таланту которых эти методы появились, были развиты до высокой степени совершенства и продолжают успешно использоваться и сегодня. "Наших коллег уже нет с нами, и одна из наших обязанностей - вспоминать о них", - отметил Анатолий Михайлович.

Виталий Андреевич Трунов, окончив Ленинградский политехнический институт, работал в ЛИЯФ (Гатчина), на реакторе ВВР-М, занимался разработкой и созданием нейтронных спектрометров. Главным его делом, связанным с Дубной, стало развитие фурье-дифрактометрии на импульсном источнике нейтронов. Началось все с его контактов с физиками из Центра технических исследований Финляндии, с помощью которых в 1984 году на реакторе ВВР-М заработал первый в мире фурье-дифрактометр, получивший название mini-SFINKS. Руководители этих работ - В.А.Трунов и профессор П.Хиисмяки со стороны Финляндии - понимали, что этот метод измерения нейтронных дифракционных спектров более эффективен на импульсном источнике нейтронов, и в 1986 году в ЛНФ поступило предложение построить фурье-дифрактометр высокого разрешения (ФДВР) на реакторе ИБР-2. Необходимое финансирование (около 800 тысяч долларов) удалось изыскать в 1991 году, и уже в июне 1992 года на сессии Ученого совета ОИЯИ состоялся доклад П.Хиисмяки о первых результатах.

Первые сотрудники дифракционной группы ЛНФ: Б.Н.Савенко, А.И.Бескровный, М.Длоуга (Чехия),
А.М.Балагуров, Г.М.Миронова. 2005 г.

В недавней статье (№ 5 еженедельника) В.Л.Аксенов, который руководил созданием ФДВР в ОИЯИ, написал: "Этот дифрактометр, позволяющий проводить измерения с практически предельным для нейтронной кристаллографии разрешением, разрушил существовавшее в научном сообществе предубеждение относительно ограниченности возможностей ИБР-2 и вывел его в число передовых импульсных источников нейтронов в мире".

Похожий вывод был сделан А.М.Балагуровым по итогам этой части его доклада: "Фурье-дифрактометрия - наиболее эффективный метод получения разрешающей способности по меж­плоскостному расстоянию в кристаллах на уровне 0,001 с сохранением высокой светосилы. Решение развивать фурье-дифрактометрию на реакторе ИБР-2, принятое по инициативе В.А.Трунова и поддержанное дирекцией ОИЯИ, было абсолютно правильным!"

Виктор Александрович Соменков после окончания МИСиС работал в Курчатовском институте, где на реакторе ИР-8 в начале 1980-х годов под его руководством был создан специализированный дифрактометр ДИСК для экспериментов при высоких давлениях. Для создания давления использовались камеры с наковальнями, изготовленными из рубиновых или алмазных монокристаллов, между которыми помещался образец малого, около 1 мм³, объема. Эта техника позволяла подниматься до давлений, в десятки раз превосходивших величины, доступные в других мировых нейтронных центрах.

Успех этих работ побудил В.А.Соменкова обратиться в ЛНФ ОИЯИ с предложением создать специализированный дифрактометр на реакторе ИБР-2. Идея была принята, и уже в начале 1990-х годов были проведены первые научные эксперименты с высокотемпературными сверхпроводниками, галогенидами аммония и другими интересными своими физическими свойствами соединениями. В настоящее время эта тема является одной из наиболее успешных на ИБР-2 и продолжает развиваться. В частности, создан еще один дифрактометр высоких давлений с увеличенной светосилой, на котором стали возможными исследования атомной и магнитной структур кристаллов при давлениях вплоть до 500 кбар.

Докладчик отметил, что фурье-дифрактометрия и эксперименты при высоких давлениях вошли как основные составные части в научные исследования, удостоенные в 2000 году Государственной премии Российской Федерации за "Разработку и реализацию новых методов структурной нейтронографии по времени пролета с использованием импульсных и стационарных реакторов". Авторский коллектив составили В.Л.Аксенов, А.М.Балагуров, В.В.Нитц и Ю.М.Останевич (ОИЯИ), В.А.Кудряшев и В.А.Трунов (ПИЯФ РАН), В.П.Глазков и В.А.Соменков (РНЦ КИ).

Галина Матвеевна Миронова окончила Физфак МГУ и с 1972 по 2022 год работала в ЛНФ ОИЯИ. Ее основной научной темой стало изучение необратимых переходных процессов в реальном времени. Примерами таких процессов являются твердофазные химические реакции, в ходе которых при нагревании смеси исходных компонентов формируется финальный продукт, изотопный обмен в гидридах, структурные фазовые переходы в кристаллах и т.д. Если какие-то важные характеристики процесса можно определять за время много меньшее характерного времени самого процесса, то их изменения можно проследить с необходимой степенью подробности. Вскоре после ввода ИБР 2 в эксплуатацию в 1984 году Г.М.Миронова продемонстрировала, что именно на реакторе ИБР-2 для такого рода экспериментов есть все необходимые условия, если использовать дифракцию и малоугловое рассеяние тепловых нейтронов. Уже в ее первых работах по гидратации цементов, синтезу керамики YBa₂Cu₃O_x, изотопному обмену в липидных мультислоях, кинетике ε → δ фазового перехода в TiD и других были достигнуты минутные, а зачастую секундные, времена измерений нейтронных спектров с необходимым уровнем статистики. Для этого Г.М.Мироновой пришлось сделать несколько изобретений, а также добиться от электронщиков специальной моды работы регистрирующей аппаратуры. Очень важным элементом ее работы стала подготовка специализированного программного обеспечения для анализа накопленной информации, в создании которого активное участие принял старший сын Галины Матвеевны, в то время еще школьник. В настоящее время подобные эксперименты на ИБР 2 стали почти рутинными, но в 1980-1990-е годы их результаты вызывали почти шоковую реакцию в нейтронном сообществе.

В заключение А.М.Балагуров обратил внимание на то, что деятельность В.А.Трунова, В.А.Соменкова и Г.М.Мироновой в какой-то степени опровергает известный закон, гласящий, что нейтронный эксперимент не следует проводить, если есть альтернативный метод. Информация, полученная в нейтронном эксперименте, всегда полезна, особенно в тех случаях, когда решается какая-либо непростая задача.

Подводя итог семинара, директор ЛНФ Е.В.Лычагин подчеркнул, что все три методики, о которых рассказано на встрече, обязательно перейдут и на новый, более высокопоточный источник нейтронов, план создания которого обсуждается в лаборатории.

Ольга ТАРАНТИНА,
фото из архива А.М.Балагурова