Научные исследования на нейтронном времяпролётном спектрометре ГНЕЙС

Вторник, 02 октября 2018

В Отделении перспективных разработок 26-го сентября состоялся семинар, на котором выступил старший научный сотрудник ОПР О.А. Щербаков с докладом о научных исследованиях, проводимых на нейтронном времяпролётном спектрометре ГНЕЙС, имеющих более чем 40-летнюю историю, актуальных сегодня и имеющих хорошие перспективы на будущее.

Спектрометр ГНЕЙС, использующий синхроциклотрон СЦ-1000 в качестве высокоинтенсивного импульсного нейтронного источника, с первых дней его функционирования входит в число лучших экспериментальных установок этого класса в мире. Благодаря широкому диапазону доступных энергий нейтронов, от тепловых (менее 1 эВ) до 1000 МэВ, он стоит в одном ряду с известными установками WNR/LANSCE в Лос-Аламосе (США) и n_TOF в ЦЕРНе (Швейцария). 

Из наиболее известных в научном сообществе экспериментов, выполненных на ГНЕЙСе в области резонансной нейтронной спектроскопии и физики деления, первым является цикл работ по обнаружению и измерению параметров довольно редкой ядерной (n,gf)-реакции, когда после поглощения нейтрона деление тяжёлых ядер (U-235, Pu-239) происходит после предварительного испускания одного или нескольких гамма-квантов. Существование этой реакции, предложенной теоретиками, было достоверно доказано экспериментами на ГНЕЙСе. После почти 30-летнего затишья в данном направлении исследований, интерес к (n,gf)-реакции возродился вновь, поскольку, как показывают расчёты, её необходимо учитывать при проектировании современных реакторов на быстрых нейтронах. Физики, работающие на спектрометре ГНЕЙС, уже приступили к подготовке новых экспериментов по исследованию (n,gf)-реакции.

Как показал опыт работы на ГНЕЙСе, результаты выполненных на нём экспериментов часто имеют одновременно фундаментальное и прикладное значение. Так из прецизионных измерений полного нейтронного сечения изотопа Pb-208 (свинец - самый распространённый материал защиты от гамма-излучения) была получена величина электрической поляризуемости нейтрона - одна из фундаментальных его характеристик. Другой пример: из измерений коэффициента асимметрии разлёта «вперёд-назад» осколков деления делящихся изотопов урана, очень малой фундаментальной величины на уровне 10-3, была получена информация о так называемых нейтронных р-резонансах, не наблюдаемых ни в каких других реакциях на этих ядрах под действием нейтронов.

В связи с разработкой проектов ядерной энергетики следующего поколения, в частности, так называемых ADS-систем с приводом от протонных ускорителей на энергию около 1 ГэВ, на ГНЕЙСе был выполнен цикл экспериментов по измерению нейтронных сечений деления целого ряда тяжёлых ядер под действием нейтронов с энергиями 1-200 МэВ. С учётом исключительной важности таких экспериментов, эти работы на ГНЕЙСе были поддержаны грантами МНЦ - международного научного центра. В настоящее время проводятся, уже при поддержке РФФИ, измерения угловых распределений и анизотропии разлёта осколков деления исследованных ранее ядер в том же диапазоне энергии нейтронов 1-200 МэВ. И здесь ГНЕЙС, не имея конкурентов в России, на равных конкурирует с ЦЕРНом и Лос-Аламосом.

За рамками семинара осталась большая работа по созданию на базе спектрометра ГНЕЙС испытательного стенда для испытаний электронной компонентной базы (ЭКБ) и радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) на нейтронную радиационную стойкость. И здесь ГНЕЙС, благодаря наличию уникального нейтронного пучка с атмосфероподобным спектром в интервале энергий 1-1000 МэВ, входит в 6-ку мировых лидеров данного научно-технического направления. За создание нейтронного испытательного стенда ИСНП/ГНЕЙС коллектив авторов - А.С. Воробьёв, Е.М. Иванов, Г.Ф. Михеев, Г.А. Рябов и О.А. Щербаков в 2012 году стал лауреатом премии имени И.В. Курчатова НИЦ «Курчатовский институт». На нейтронный источник стенда в 2008 году был получен патент на полезную модель, а в этом году – на весь стенд получен патент на изобретение. Совместно с АО филиал «Объединённой ракетно-космической корпорации» - «НИИ космического приборостроения» (Москва, Роскосмос) на стенде проведено несколько сеансов испытаний образцов ЭКБ и РЭА отечественного и зарубежного производства.

Небольшой коллектив постоянно работающих на ГНЕЙСе сотрудников, в который кроме О.А. Щербакова и А.С. Воробьёва (ОПР), входят Л.А. Вайшнене (ОФВЭ), А.М. Гагарский (ОНИ) и недавно принятый на работу в ОПР С.А. Ширшов, с оптимизмом смотрит в будущее и имеет большой план работ на спектрометре.

Теги
фгбу пияф им. Б. П. Константинова Национальный исследовательский центр Курчатовский институт