За строкой семилетнего плана

ИБР-2М обустраивается парком спектрометров

Реактор ИБР-2М уже более полугода работает на физический эксперимент в режиме регулярной эксплуатации. В результате пяти лет модернизации, после напряженного периода ввода реактора в эксплуатацию, физики, наконец, получили возможность проверить свои идеи, реализовать исследовательские планы. 163 предложения на эксперимент были поданы в 2012 году, из них 119 принято к реализации по итогам экспертизы. А 118 предложений поступило для реализации в первом полугодии этого года. О наиболее интересных уже осуществленных на реакторе экспериментах после его модернизации рассказывает начальник отдела конденсированных сред ЛНФ Денис Петрович КОЗЛЕНКО.

В числе наиболее интересных оказался эксперимент, предложенный специалистами одного из университетов Тайваня, по исследованию процессов зарядки-разрядки литиевых аккумуляторов. Это был первый эксперимент в режиме реального времени, проведенный на дифрактометре ФДВР. По изменениям положений и интенсивности дифракционных пиков можно проанализировать электрохимические процессы, происходящие при зарядке и разрядке аккумуляторов на атомном уровне. Это пилотная работа, здесь есть потенциал для дальнейших исследований. А использование дифрактометра для исследований процессов в режиме реального времени позволит более детально изучить электрохимические, а также химические и физические процессы.

В лаборатории давно ведутся исследования различных структур при высоких давлениях. Один из проведенных экспериментов - исследование магнитных свойств в редкоземельном соединении TbCO2, предложенное сотрудниками Университета Клуж-Напока (Румыния). В данном соединении наблюдается явление метамагнетизма, связанное с появлением индуцированной намагниченности на ионах кобальта, встроенных в решетку магнитных ионов тербия. Магнитный момент, возникающий на кобальте, зависит от размера кристаллической решетки, который можно варьировать за счет воздействия давления. Проведенные эксперименты позволили понять структурные механизмы наблюдаемых явлений. Эта работа была дополнена теоретическими расчетами, которые обнаружили связь с электронной структурой вещества.

Фундаментальное явление асимметричности прохождения неполяризованных нейтронов через некомпланарную магнитную систему (когда намагниченности в соседних слоях непараллельны по ориентации) изучалось вместе с сотрудниками Института физики микроструктур из Нижнего Новгорода. Действительно, такая асимметричность наблюдалась, и связана она с тем, что нейтроны "чувствуют" последовательность этих слоев. Если очередность слоев инвертировать, то это будет заметно по изменению картины рассеяния нейтронов. Таким способом можно анализировать последовательность чередования магнитных слоев с различной ориентацией намагниченности, что важно для анализа сложных слоистых магнитных наноматериалов.

Изучение липидных мембран - традиционное направление исследований на ИБР-2 - продолжает развиваться и после модернизации реактора. По этой теме было подано несколько предложений, в том числе из Киевского национального университета - по исследованию определенного типа мембран с фазовым переходом. Исследования проводились при помощи малоуглового рассеяния нейтронов и одновременно специально на созданной волюметрической установке. Был проанализирован фазовый переход, имеющий фундаментальное значение для физики таких мембран, и определено изменение площади молекулы липида в его результате.

В последнее время вместе с Институтом физико-химических проблем Белорусского госуниверситета ведутся исследования оптически активных наноматериалов. Мы проверили, как меняется люминесценция и структура кристаллофосфоров на основе лутеций-алюминиевого граната при отжиге. Оказалось, что отжиг позволяет значительно усилить выход люминесценции. Были определены структурные механизмы этого явления.

Как идет модернизация имеющегося парка и создание новых спектрометров?

Выполнен очень большой объем работ. Важным результатом 2012 года можно считать запуск базовой конфигурации нового спектрометра для исследования вещества в условиях воздействия высоких давлений ДН-6. На нем проведены первые методические и научные эксперименты. Это был проект первого приоритета. Продолжаются работы по созданию многофункционального дифрактометра GRAINS, нацеленного на исследования интерфейсов в жидких и мягких системах. До лета на нем должны начаться первые научные эксперименты.

На реакторе ИБР-2 всегда функционировали 12 каналов, хотя проектом были предусмотрены 14. Сейчас мы обустраиваем два оставшихся нейтронных канала, которые за прошедшие почти 30 лет эксплуатации реактора ни разу не использовались. Уже создана биологическая защита, идут работы по обустройству вывода нейтронных пучков. На канале 14 активно ведутся работы по созданию макетного варианта для спектрометра нейтронной радиографии. В этой установке нейтроны фактически будут работать как фотоаппарат, что позволит "сфотографировать" внутреннее строение объекта или скрытые дефекты без его разрушения. Во второй половине года планируются первые научные эксперименты. А на канале N13 планируется установка Фурье-стресс-спектрометра, который будет перемещен к нам из Исследовательского центра Гельмгольца в Геестахте (Германия) через ПИЯФ НИЦ "Курчатовский институт". В итоге все 14 каналов реактора будут оснащены экспериментальными установками.

В прошлом году завершилась масштабная модернизация трех установок - спектрометров СКАТ, ЭПСИЛОН и спектрометра неупругого рассеяния НЕРА. Заменены нейтроноводы общей протяженностью более 300 метров, уже проведены первые методические сеансы и начались научные эксперименты, в том числе, в рамках программы пользователей. Ведутся плановые работы по модернизации и других спектрометров. Мы планируем и последующие работы по модернизации спектрометрической базы и развитию нейтронных методов исследований. Ввод холодного замедлителя, важного для ряда экспериментов, особенно по исследованию наносистем, позволит получить экспериментальные данные на качественно новом уровне.

На предыдущих сессиях ПКК обсуждались вопросы создания инфраструктуры, дополняющей измерительный комплекс...

У нас имеется специальное помещение для предварительной подготовки образцов, которое оснащено набором оборудования для этих целей. На реакторе также оборудована комната отдыха для пользователей.

На последней сессии ПКК обращалось внимание на необходимость усиления информирования научного сообщества о новых возможностях реактора ИБР-2М. Эти пожелания реализуются?

Мы делаем информационную рассылку по всем организациям, с которыми сотрудничаем, участникам наших конференций, даем объявления в "нейтронном мэйлинг листе" - электронной рассылке, с которой знакомится все нейтронное сообщество, и будем предпринимать все усилия для расширения круга наших пользователей. Слушатели наших ежегодных школ по нейтронографии активно включаются в исследования на реакторе. Хотя уже сейчас количество подаваемых предложений заметно превышает наши возможности, необходимо создавать здоровую конкуренцию для повышения уровня научных исследований, а следовательно и уровня самой лаборатории. Программа пользователей служит своеобразным инструментом взаимодействия с научным сообществом, поскольку позволяет привлечь больше исследователей, расширить контакты Института. Даже после пятилетней остановки география поданных заявок на эксперименты - от Южной Америки до Тайваня.

Ольга ТАРАНТИНА