Высокопоточный  исследовательский  
реактор  ПИК

Подробную информацию можно найти здесь:

ПРОЕКТЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ УСТАНОВОК И ОБОРУДОВАНИЯ

   Единственный в России реально продвинутый в реализации проект современного источника нейтронов постоянного действия – это проект высокопоточного пучкового реактора ПИК в Петербургском институте ядерной физики им. Б.П.Константинова РАН, в Гатчине.

   Если вы хотите увидеть объект, вы должны его осветить. Если вы хотите рассмотреть детали объекта, вы должны его осветить "светом" с длиной волны, равной или меньшей расстояния между интересующими вас деталями объекта. Для большинства твердых тел (или конденсированных сред) такие интересующие физиков детали (например, узлы кристаллической решетки) расположены на расстоянии нескольких ангстрем (10^-8 см) друг от друга. Это означает, что для изучения структуры твердых тел нужен "свет" с длиной волны порядка ангстрем. Такой "свет" существует. Это – рентгеновские и гамма-лучи, а также пучки элементарных частиц, например, нейтронов.

   Роль и место рентгеновских и гамма-лучей в научных исследованиях и в повседневной жизни хорошо известны и общепризнанны. Менее известны среди неспециалистов свойства и преимущества, которыми обладает нейтронное излучение. А они весьма существенны.

   Во-первых, энергия нейтронов, из-за наличия у них массы, значительно меньше, чем энергия рентгеновских и гамма-лучей при той же длине волны и эта энергия оказывается сравнимой с энергией тепловых колебаний атомов и молекул в веществе, что дает возможность изучать не только усредненную статическую атомную структуру вещества, но и динамические процессы, в нем происходящие.

   Во-вторых, нейтрон обладает магнитным моментом, и это позволяет изучать магнитную структуру, магнитные возбуждения, что, как оказалось, весьма существенно для понимания природы и процессов, происходящих, например, в таких важных материалах, как высокотемпературные сверхпроводники.

   В-третьих, нейтроны взаимодействуют с атомными ядрами, а не с электронами оболочки атомов, как рентгеновские и гамма-лучи, что обусловливает их большую "контрастность" (чувствительность) в различении атомов, близко расположенных в таблице Менделеева элементов. Особенно это относится к легким элементам (водород, кислород и др.), идентификация которых в телах, содержащих тяжелые элементы, почти невозможна рентгеновскими и гамма-методами, а именно их положение часто определяет свойства материала. Нейтронам же доступно изучение даже изотопного состава вещества.

   Кроме того, нейтроны электрически нейтральны, и их взаимодействие с ядрами является слабым, что позволяет им достаточно глубоко проникать в вещество – в этом их существенное преимущество, по сравнению с рентгеновскими и гамма-лучами, а также пучками других заряженных элементарных частиц.

   Эти и другие, не перечисленные здесь, качества нейтронного излучения делают его весьма универсальным инструментом исследования конденсированных сред, имеющим широкий спектр применения в различных областях науки: физике, химии, биологии, геологии, материаловедении, не говоря уже о возможностях использования в медицине, промышленности и других отраслях.

   Однако все эти возможности даны природой "не просто так": сооружение современного источника нейтронного излучения – весьма дорогостоящая вещь, стоимость которой исчисляется сотнями миллионов долларов США.

   Тем не менее сегодня ни одна развитая страна (не говоря о "великих державах") не может позволить отказаться себе от перспектив, связанных с использованием нейтронного излучения, а значит – от строительства нейтронных источников.

   Другой вопрос - какого масштаба источник следует строить. Это, естественно, определяется потребностями и возможностями каждой конкретной страны. Принятая на Западе концепция исходит из того, что каждый развитый регион должен иметь, по крайней мере, один мощный (высокопоточный) нейтронный источник (центр наднационального масштаба), дополняемый сетью источников средней мощности, расположенных в национальных центрах стран региона.

    Эффективность нейтронных методов определяется в существенной степени качеством доступных источников нейтронного излучения, прежде всего плотностью потока нейтронов. В этом плане представляется интересным сравнить ситуацию в России с тем, что имеется за рубежом.

   Основным типом нейтронных источников до настоящего времени остаются ядерные реакторы – источники постоянного действия, использующие для производства нейтронов цепную реакцию деления урана. Источники испарительного типа, основанные на выбивании нейтронов быстрыми протонами из тяжелой мишени (они работают в импульсном режиме), для ряда исследований имеют определенные преимущества, но из-за низкого, по сравнению с реакторами, среднего потока не могут в полной мере конкурировать с последними.

   Лет двадцать назад в мире работало свыше 300 исследовательских реакторов, используемых, в основном, для материаловедческих исследований, т.е. облучения образцов и производства радионуклидов. Реакторов, специально предназначенных для физических исследований, т.е. имеющих выведенные нейтронные пучки, было не больше 100. Из них примерно 25, обладающих плотностью потока на уровне 10¹⁴ н/см².сек, и лишь три (два в США и один в Европе (безусловно лучший) в Международном институте Лауэ-Ланжевена, Гренобль, Франция) с плотностью потока – 10¹⁵ н/см².сек.

   В 80-е годы наметилась тенденция к сокращению числа реакторов на Западе за счет снятия с эксплуатации маломощных и устаревших аппаратов, выработавших свой ресурс. На смену части из них стали приходить реакторы нового поколения, оснащенные современными техническими системами, такими как источники горячих и холодных нейтронов, позволяющие получать и выводить пучки нейтронов определенной части энергетического спектра.

   Только в 90-е годы были введены в строй новые реакторы в Германии, Японии и Корее, реконструированы некоторые реакторы во Франции, США, Венгрии и Польше, находятся в стадии проектирования или строительства исследовательские реакторы в Канаде, Германии, Египте, Китае, Австралии и др.

   Положение России, на протяжении десятилетий занимавшей одно из ведущих мест в мире в области исследований с нейтронами, на этом фоне сегодня весьма плачевно и продолжает ухудшаться. В самом деле: построенные на рубеже 50–60-х годов по инициативе И.В. Курчатова и А.П. Александрова исследовательские ядерные центры в различных регионах страны (Рига, Минск, Киев, Ленинград, Москва и Московская область, Тбилиси, Алма-Ата, Ташкент, Свердловск, Томск и т.д.) морально и физически устарели. Кроме того, с распадом СССР большинство из них оказались за пределами России.

   Новые мощности на протяжении нескольких последних десятилетий не вводились. (Здесь не обсуждаются петлевые реакторы, не имеющие выведенных пучков и использующиеся, в основном, для облучения образцов в металловедческих целях.) Сейчас в России еще работают четыре пучковых исследовательских реактора с потоком среднего класса ~10¹⁴ н/(см²•с): реактор ВВР-М в Гатчине, введенный в эксплуатацию в 1959 г., реактор ВВР-Ц в Обнинске (1964 г.), реактор ИВВ-2М в Екатеринбурге (1963/1983г.) и реактор ИР-8 в Москве (1981 г.). Все они построены до Чернобыльской аварии и не отвечают в полной мере современным требованиям ядерной безопасности.

   Единственный современный нейтронный источник в России – это импульсный реактор ИБР-2 в ОИЯИ (Дубна), дающий импульс 10¹⁶ н/(см²•с), но его средний во времени поток – 10¹³ н/(см²•с), что совершенно недостаточно для широкого класса экспериментов. Да и не может, в принципе, один источник удовлетворить потребности в нейтронах науки и промышленности такой страны как Россия.

   Единственный реально продвинутый в реализации проект современного источника нейтронов постоянного действия – это проект высокопоточного пучкового реактора ПИК, строящегося безнадежно долго в Петербургском институте ядерной физики им. Б. П. Константинова РАН, в Гатчине.

Подробную информацию можно найти здесь:

ПРОЕКТЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ УСТАНОВОК И ОБОРУДОВАНИЯ