Нейтронный реактор что это
Самый мощный в мире нейтронный реактор запущен в Гатчине
Зачем нейтроны людям? С Большого взрыва, когда Вселенная только зарождалась, строение вещества ведь не менялось, те же атомы. Нейтроны меньше их. А значит, картина мироздания становится глубже и тоньше с размерами в десятки миллионов раз меньше миллиметра. А размерами, собственно, чего? И тут начинается самое интересное. Российские ученые нашли в этом мире совершенно конкретные возможности, применимые именно в наше время.
Шаг за шагом, постепенно, российская наука вернула себе мировое первенство, почти утерянное в 90-е, когда научно-исследовательские институты либо закрывались, либо сдавали свои помещения коммерсантам. Сейчас, к счастью, все кардинально изменилось.
— В.Путин: Благодаря нашим ученым Россия занимает лидирующие позиции в мире (не скажу сейчас ничего неожиданного и нового, все мы об этом знаем) в создании вакцины от коронавируса. Более того, мы единственная страна, у которой уже есть три вакцины собственной отечественной разработки. Без всякого сомнения, это крупный научный успех. Но еще значимее то, что на этой основе мы смогли развернуть производство вакцины, организовать массовую вакцинацию. Тем самым благодаря совместным усилиям ученых, отечественных компаний, государства величайшим научным достижением могут воспользоваться граждане нашей страны и других стран мира.
Сегодня, в день науки, в самом научном мире важное событие — запуск на полную мощность ПИК-реактора в Гатчине под Санкт-Петербургом.
Реактор ПИК — это пучковый исследовательский корпусной. Самый мощный в мире реактор, генерирующий поток нейтронов. Мы уже рассказывали, когда установку только строили, что аналогов в мире не появится еще лет десять, если не больше, а мощности у установки так много, что ученым одной страны, нашей, России, ее хватит с избытком.
Если упрощенно, то это как мангал и шашлык. Себе одному можно быстро и без проблем пожарить мясо. Но куда девать оставшийся жар? Естественно, пригласить друзей. Пользуйтесь. В случае с реактором и физиками – исследуйте. Энергии хватит всем. И не только физикам, но и биологам, и ученым из других областей. Медицина, сельское хозяйство, генетика.
В авиационной промышленности благодаря нейтронным исследованиям ученые доказали, что часть соединений фюзеляжа самолета, делавшиеся раньше заклепками, можно заменить сварным швом.
«Это экономия на массе приблизительно 5%, а 5% — это огромная экономия в топливе и в эксплуатационных расходах, поэтому такие простые, казалось бы, вещи дают и смогут давать такие серьезные выходы, исследуя просто структуру этого вещества», — сказал заместитель директора ИИЯФ Владимир Воронин.
Надо сказать, что установка ПИК лишь одна из десятка новейших российских разработок, которой смогут пользоваться ученые всего мира. Причем, по меркам атомных электростанций, он имеет совсем небольшие размеры. Его реактор, или, как говорят атомщики, активная зона, всего около 50 литров, то есть чуть больше двух бутылей офисного кулера. Кстати, в качестве охладителя ПИК-реактора используется обычная вода.
Этот пикающий звук, постепенно выходящей на полную мощность установки, сопровождал весь разговор президента с учеными-атомщиками.
— М.Ковальчук: Мы открываем на самом деле очень важный год, потому что у нас подготовлена к физическому пуску установка мирового класса – термоядерный реактор «токамак». Дальше у нас подготовлена «Ника», которая двигается тоже к запуску. И в этом смысле у нас грядет масса событий. Хочу напомнить, что «токамак» – это такое же русское слово, как «спутник», которое сегодня на слуху и которое мы ввели в оборот.
— А.Лихачев: С учетом этих установок мы в середине 20-х годов фактически удовлетворим весь мировой спрос в нейтронных исследованиях.
При этом немаловажно, что сейчас российская наука, благодаря в том числе и поддержке государства, постепенно молодеет. Уходят в прошлое времена, когда научными разработками занималось исключительно старшее поколение.
— В.Путин: Согласно социологическим опросам, поддержать решение своих детей заниматься наукой готовы уже почти две трети родителей. Причем с 2016 года число таких семей увеличилось почти вдвое. Что касается самих молодых людей, то каждый десятый студент в стране, каждый десятый готов выбрать научную карьеру.
И выбирают. В сегодняшнем совещании приняли участие и лауреаты премии президента в области науки и инноваций для молодых ученых. Тех, кому до 35 лет. Их работы, действительно, носят прорывной характер. Евгений Хайдуков, например, по сути, разработал новый биоматериал, позволяющий замещать поврежденные ткани человеческого организма. Владимир Максименко смог впервые объяснить сложные когнитивные мыслительные процессы, совместив реакцию мозга с реакцией глаз.
«Для пилотов или для водителей, так как в приборы самолета можно без труда встроить устройство для трекинга глаз и оценивать концентрацию внимания», — рассказал Владимир Максименко.
Генетики и микробиологи в одном лице, Кирилл Антонец и Антон Нижников, приблизили науку к разработке методов лечения тяжелых наследственных заболеваний.
Это уже Анастасия Проскурина из Новосибирска, которая вместе с Евгенией Долговой, Екатериной Потер разработали инновационные препараты и методы лечения онкологических заболеваний.
— В.Путин: Дорогие друзья, от души всех вас поздравляю. Ваш пример, работа ваших коллег показывают, что у нас мощный кадровый потенциал для развития новых, перспективных направлений науки, для продолжения лучших традиций великих научных школ, созданных еще в дореволюционное и советское время.
Кстати, одна из награжденных президентской премией, Анастасия Проскурина, тут же, несмотря на праздничное настроение, все-таки не каждый день тебя отмечает глава государства, рассказала Владимиру Путину и о проблемах молодых ученых.
— А.Проскурина: Моя должность – старший научный сотрудник, и моя зарплата составляет 25 тысяч рублей. После того как Вы издали указ о повышении зарплат научным сотрудникам, это было почти три года назад, у нас сотрудникам было предложено перейти на полставки, чтобы отчитаться в повышении зарплат руководству. Обосновывали это тем, что указ был, а бюджет увеличен не был.
— В.Путин: Этот вопрос я сейчас, эту «шайбу», направлю министру Фалькову и министру Силуанову. За последнее время как мы увеличили средства на этом направление деятельности, Антон Германович?
— А.Силуанов: По Новосибирской области у нас информация о том, что ученым, по Вашему указу, обеспечена заработная плата на уровне двукратной по региону.
— В.Путин: Андрей Александрович, какой средний уровень заработной платы в Новосибирской области?
— А.Травников: Сейчас средний уровень заработной платы 39 тысяч.
— В.Путин: 39 тысяч – средний. Если 200 по среднему от региона, то у нее должно быть почти 80 тысяч. Да?
— А.Травников: Так точно. Это опять же в среднем по отрасли должно быть.
— В.Путин: 78 тысяч должно быть. «Где деньги, Зин»? Давайте вместе с Фальковым займитесь-ка этим делом, хорошо? Анастасия Сергеевна, если Вас будут за наш сегодняшний диалог как-то пытаться ущемлять, сразу позвоните в администрацию президента, и я с Вами переговорю по телефону, соединюсь.
Поднималась на совещании и тема ведомственной разобщенности. Наукой в стране так или иначе занимается и Минатом, и Минтранс, и Минздрав.
— Д.Медведев: У нас 37 программ в сфере науки и 53 главных распорядителя бюджетных средств. Это не означает, что другие распорядители как-то неправильно эти деньги расходуют, как-то неправильно ими распоряжаются. Но очевидно, что ведомственная принадлежность так или иначе мешает достижению результата
Что же касается дальнейшей научной деятельности в стране. Президент поручил подготовить указ, изменяющий механизм управления государственной научно-технической политикой, укрепив профильный президентский совет чиновниками с наивысшими уровнями доступа к секретности.
— В.Путин: Включить в его состав членов правительства и Совета Безопасности Российской Федерации. Имеется в виду и то обстоятельство, что по ряду направлений работы ведутся под грифом «секретно», «совершенно секретно», а иногда и под грифом особой важности. Поэтому здесь нам нужно создать такой коллектив, который будет допущен к любым работам, и тем самым существенно укрепить механизм принятия стратегических решений в сфере научно-технологического развития.
Современная наука, и это показала, в том числе, пусть и неудавшаяся, но попытка Запада по дискредитации нашей вакцины от коронавируса, к сожалению, находится и под влиянием политиков. Вот почему безопасность России на научном направлении должна быть в приоритете.
Реакторы на быстрых нейтронах — вот надежда человечества!
В предыдущих статьях — мы выяснили, что ни солнечная энергетика не сможет удовлетворить потребности человечества (из-за быстрого выхода из строя аккумуляторов и их стоимости), ни термоядерная (т.к. даже после достижения на экспериментальных реакторах положительного выхода энергии — остается фантастическое количество проблем на пути коммерческого использования). Что же остается?
Уже не первую сотню лет, не смотря на весь прогресс человечества, основной объем электроэнергии получается от банального сжигания угля (который до сих пор является источником энергии для 40.7% генерирующих мощностей в мире), газа (21.2%), нефтепродуктов (5.5%) и гидроэнергетики (еще 16.2%, в сумме все это — 83.5% по данным на 2008 год).
Что это за мифический «замкнутый топливный цикл», в чем отличия реакторов на быстрых и тепловых нейтронах, какие существуют конструкции, когда нам от всего этого ждать счастья и конечно — вопрос безопасности — под катом.
О нейтронах и уране
Как видим, вероятность захвата нейтрона с делением для U-235 — растет с понижением энергии нейтрона, потому в обычных ядерных реакторах нейтроны «замедляют» в графите/воде до такой степени, что их скорость становится того же порядка, как и скорость теплового колебания атомов в кристаллической решетке (отсюда и название — тепловые нейтроны). А вероятность деления U-238 тепловыми нейтронами — в 10млн раз меньше U-235, потому и приходится природный уран тоннами перерабатывать, чтобы наковырять U-235.
Кто-то посмотрев на нижний график может сказать: О, отличная идея! А давайте 10MeV нейтронами дешевый U-238 прожаривать — должна же получится цепная реакция, ведь там как раз график сечения для деления идет вверх! Но тут есть проблема — нейтроны, выделяющиеся в результате реакции имеют энергию всего 2MeV и менее (в среднем
1.25), и этого не достаточно, чтобы запустить самоподдерживающуюся реакцию на быстрых нейтронах в U-238 (нужна или энергия больше, или чтобы больше нейтронов вылетало с каждого деления). Эх, не повезло человечеству в этой вселенной…
Впрочем, если бы так просто получалась самоподдерживающаяся реакция на быстрых нейтронах в U-238 — были бы и природные ядерные реакторы, как это было с U-235 в Окло, и соответственно U-238 в природе в виде крупных месторождений не встречался бы.
Наконец, если отказаться от «самоподдерживаемости» реакции — делить U-238 напрямую с получением энергии все-же можно. Это например используется в термоядерных бомбах — нейтроны с энергией 14.1MeV от реакции D+T делят U-238 в оболочке бомбы — и таким образом можно практически бесплатно увеличить мощность взрыва. В контролируемых условиях — остается теоретическая возможность совмещения термоядерного реактора и бланкета (оболочки) из U-238 — чтобы энергию термоядерного синтеза увеличить в
10-50 раз за счет реакции деления.
Но как же делить U-238 и торий в самоподдерживающейся реакции?
Замкнутый топливный цикл
Идея следующая: посмотрим не на сечение деления, а на сечение захвата: При подходящей энергии нейтрона (не слишком маленькая, и не слишком большая) U-238 может захватить нейтрон, и после 2-х распадов — стать плутонием-239:
Из отработанного топлива — плутоний можно выделить химическим путем, и сделать MOX-топливо (смесь оксидов плутония и урана) которое можно сжечь как в быстрых реакторах, так и в обычных, тепловых. Процесс химической переработки отработанного топлива — может быть весьма трудным из-за его высокой радиоактивности, и пока решен не полностью и не отработан практически (но работа идет).
Для природного тория — аналогичный процесс, торий захватывает нейтрон, и после спонтанного деления — становится ураном-233, который делится примерно также, как и уран-235 и выделяется из отработанного топлива химическим путем:
Эти реакции конечно идут и в обычных тепловых реакторах — но из-за замедлителя (которые сильно снижают шанс захвата нейтрона) и управляющих стержней (которые поглощают часть нейтронов) количество сгенерированного плутония — меньше, чем сгорает урана-235. Для того, чтобы генерировать больше делящихся веществ, чем их сгорает — нужно как можно меньше нейтронов терять на управляющих стержнях (например используя управляющие стержни из обычного урана), конструкции, теплоносителе (об это ниже) и полностью избавиться от замедлителя нейтронов (графита или воды).
Из-за того, что сечение деления быстрыми нейтронами — меньше, чем тепловыми — приходится повышать концентрацию делящегося вещества (U-235, U-233, Pu-239) в ядре реактора с 2-4 до 20% и выше. А наработка нового топлива — ведется в кассетах с торием/природным ураном, расположенных вокруг этого ядра.
По счастливой случайности, если деление вызвано быстрым нейтроном, а не тепловым — в результате реакции выделяется в
1.5 раза больше нейтронов, чем в случае деления тепловыми нейтронами — что делает реакцию более реалистичной:
Именно это увеличение количества генерируемых нейтронов и обеспечивает возможность наработки бОльшего количества топлива, чем его было изначально. Конечно, новое топливо берется не из воздуха, а нарабатывается из «бесполезного» U-238 и тория.
О теплоносителе
Как мы выяснили выше — воду в быстром реакторе использовать нельзя — она чрезвычайно эффективно замедляет нейтроны. Чем её можно заменить?
Газы: Можно охлаждать реактор гелием. Но из-за небольшой теплоемкости — мощные реакторы охладить таким образом сложно.
Жидкие металлы: Натрий, калий — широко используются в быстрых реакторах по всему миру. Из плюсов — низкая температура плавления и работа при около-атмосферном давлении, но эти металлы очень хорошо горят и реагируют с водой. Единственный в мире действующий энергетический реактор БН-600 — работает именно на натриевом теплоносителе.
Свинец, висмут — используются в разрабатываемых сейчас в России реакторов БРЕСТ и СВБР. Из очевидных минусов — если реактор охладился ниже температуры замерзания свинца/висмута — разогревать его очень сложно и долго (о не очевидных — можно почитать по ссылке в вики). В общем, технологических вопросов на пути реализации остается много.
Ртуть — с ртутным теплоносителем был реактор БР-2, но как оказалось, ртуть относительно быстро растворяет конструкционные материалы реактора — так что больше ртутные реакторы не строили.
Экзотика:Отдельная категория — реакторы на расплавленных солях — LFTR — работают на разных вариантах фторидов делящихся материалов (урана, тория, плутония). 2 «лабораторных» реактора были построены в США в Oak Ridge National Laboratory в 60-х годах, и с тех времен других реакторов пока реализовано не было, хотя проектов много.
Действующие реакторы и интересные проекты
Российский БОР-60 — опытный реактор на быстрых нейтронах, действует с 1969 года. На нем в частности тестируют элементы конструкций новых реакторов на быстрых нейтронов.
Российские БН-600, БН-800: Как уже упоминалось выше, БН-600 — единственный энергетический реактор на быстрых нейтронах в мире. Работает с 1980-го года, пока на уране-235.
В 2014-м году — планируется к запуску более мощный БН-800. На нем уже планируется начинать использовать MOX топливо (с плутонием), и начать отрабатывать замкнутый топливный цикл (с переработкой и сжиганием нарабатываемого плутония). Затем может быть и серийный БН-1200, но решение о его строительстве пока не принято. По опыту строительства и промышленной эксплуатации реакторов на быстрых нейтронах — Россия продвинулась намного дальше всех, и продолжает активное развитие.
Небольшие действующие исследовательские быстрые реакторы — есть еще в Японии (Jōyō), Индии (FBTR) и Китае (China Experimental Fast Reactor).
Японский Monju reactor — самый несчастливый реактор в мире. В 1995-м году его построили, и в том же году — произошла утечка нескольких сотен килограмм натрия, компания пыталась скрыть масштабы происшествия (привет Фукусима), реактор был остановлен на 15 лет. В мае 2010-го реактор наконец запустили на сниженной мощности, однако в августе во время перегрузки топлива в реактор уронили 3.3-тонный кран, который сразу утонул в жидком натрии. Достать кран удалось лишь в июне 2011-го. 29-го мая 2013-го года будет приниматься решение о том, чтобы закрыть реактор навсегда.
Traveling wave reactor: Из известных нереализованных проектов — «реактор на бегущей волне» — traveling wave reactor, компании TerraPower. Этот проект продвигал Билл Гейтс — так что об этом дважды писали на Хабре: 1, 2. Идея была в том, что «ядро» реактора состояло из обогащенного урана, а вокруг него — кассеты с U-238/торием, в которых бы нарабатывалось будущее топливо. Затем, робот придвигал бы эти кассеты ближе к центру — и реакция продолжалась бы. Но в реальности — без химической переработки все это заставить работать весьма непросто, и проект так и не взлетел.
О безопасности ядерной энергетики
Как я могу говорить о том, что человечество может положиться на ядерную энергетику — и это-то после Фукусимы?
Дело в том, что любая энергетика опасна. Вспомним аварию на дамбе Баньцяо в Китае, построенную в том числе и в целях генерации электричества — тогда погибли от 26тыс. до 171тыс. человек. Авария на Саяно-Шушенской ГЭС — погибло 75 человек. В одном Китае при добыче угля ежегодно погибают 6000 шахтеров, и это не считая последствий для здоровья от вдыхания выхлопов ТЭЦ.
Количество же аварий на АЭС — не зависит от количества энергоблоков, т.к. каждая авария может произойти только один раз в серии. После каждого инцидента — причины анализируются, и устраняются на всех блоках. Так, после чернобыльской аварии — были доработаны все блоки, а после Фукусимы — у японцев отобрали ядерную энергетику вообще (впрочем, тут есть и конспирологические мотивы — у США и союзников предвидится дефицит урана-235 в ближайшие 5-10 лет).
Проблему с отработанным топливом — напрямую решают реакторы на быстрых нейтронах, т.к. помимо совершенствования технологии переработки отходов, самих отходов образуется меньше: тяжелые (актиниды), долгоживущие продукты реакции также «выжигаются» быстрыми нейтронами.
Заключение
Быстрые реакторы — обладают основным преимуществом, которого все ждут от термоядерных — топлива для них человечеству хватит на тысячи и десятки тысяч лет. Его даже добывать не нужно — оно уже добыто, и лежит на складах и отвалах. Технические проблемы — хоть и остаются, но выглядят решаемыми, а не эпическими — как в случае термоядерных реакторов.
Топливо в «замкнутом топливном цикле» появляется не из воздуха, а из бесполезного до этого урана-238 и тория после облучения в быстром реакторе, и дальнейшей химической переработки чтобы из отработанного топлива выделить полезные плутоний-239 и уран-233. Быстрые реакторы по сравнению с реакторами на тепловых нейтронах — дают в 1.5 раза больше нейтронов на 1 деление, и их хватает и на цепную реакцию, и на наработку нового топлива.
С экономической точки зрения — при массовом строительстве быстрые реакторы хоть и дороже обычных тепловых ядерных реакторов, но не на порядки. Массового строительства быстрых реакторов похоже просто не начинают раньше времени, т.к. урана-235 и обычного топлива большинству стран пока хватает в ближайшей перспективе (15-30 лет), и есть время отработать технологию.
Так что когда окончательно закончится дешевая нефть и уран-235 — нашим внукам не придется сидеть без света, будет на чем колонизировать марс, и неспешно допиливать термоядерный синтез следующие 10’000 лет.
Нейтронный реактор что это
Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» запускает в Гатчине (Ленинградская область) реактор ПИК — пучковый исследовательский комплекс. Он надолго станет мощнейшим в мире источником нейтронов. Пробный пуск установки уже состоялся. Планируется, что она выйдет на полную мощность в 2022 году.
Нейтроны нужны всем. С их помощью изучают ядерные реакции и поведение элементарных частиц. Облучение нейтронами помогает выяснить внутреннюю структуру, состав и магнитные свойства вещества. Это необходимо физикам, занимающимся свойствами твердых тел, материаловедам, химикам, биологам, фармацевтам. Медики применяют и совершенствуют методы лечения рака с помощью нейтронного облучения. Инженеры вырабатывают технические решения для конструкций, которым предстоит работать в условиях нейтронного облучения (такие системы используются в ядерной энергетике, а в обозримом будущем понадобятся и на термоядерных электростанциях). Список примеров можно продолжать еще долго. И практически по всем этим направлениям будут работать ученые на десятках экспериментальных установок, которые войдут в реактор ПИК.
ПИК имеет много общего с энергетическими атомными реакторами, установленными на АЭС. Так, в качестве топлива используется уран-235. Под действием нейтронов его ядра делятся, испуская новые нейтроны, которые, в свою очередь, делят новые ядра. Так происходит цепная реакция.
Однако основное назначение ПИК — вырабатывать не энергию, а нейтроны. Поэтому с энергетической точки зрения он имеет сравнительно небольшую мощность в 100 мегаватт (обычный энергоблок атомной электростанции вдесятеро мощнее). Однако эта мощность сосредоточена в небольшом объеме активной зоны: около 50 литров. Это позволяет создать необычайно плотный поток нейтронов, который отводится из реактора по специальным каналам (нейтроноводам).
Нейтроны, образующиеся при делении ядер, имеют огромную скорость (а значит, и энергию). Между тем для физиков, химиков и других исследователей представляют интерес частицы с самыми разными энергиями в зависимости от конкретной научной задачи. Поэтому применяется вещество, замедляющее нейтроны (в ПИК это обычная вода).
В разных зонах реактора частицы замедляются в разной степени. Поэтому в распоряжении ученых оказываются потоки самых разных нейтронов: от горячих (самых быстрых) до ультрахолодных (самых медленных).
Чтобы нейтроны не разлетались из активной зоны, используется отражатель. На ПИК он состоит из тяжелой воды. В молекулах этого вещества водород представлен своим тяжелым изотопом — дейтерием. Такая вода практически не поглощает нейтроны. Поэтому она возвращает их обратно в активную зону, препятствуя утечке. В отражателе имеется 21 канал, по которому нейтроны выводятся из реактора, так сказать, в руки экспериментаторов.
Кроме того, конструкция установки позволяет размещать образец, который нужно облучить нейтронами, прямо внутри реактора.
Строительство реактора началось в 1976 году на территории НИИ, ныне носящего название Петербургский институт ядерной физики имени Б.П. Константинова (ПИЯФ) и входящего в НИЦ «Курчатовский институт».
В 1986 году, когда установка была готова более чем наполовину, грянула авария на Чернобыльской АЭС. Чтобы эта катастрофа не повторилась, требования к безопасности ядерных объектов были серьезно усилены. Проект ПИК был заново проанализирован, модернизирован и приведен в соответствие с новыми нормами. К началу 1990-х строительство было уже близко к завершению, но тут началась эпоха перемен. Работы были практически заморожены до середины 2000-х годов. Затем финансирование проекта возобновилось, но его объемы не позволяли ПИЯФ завершить строительство своими силами.
Перелом в судьбе ПИК произошел в 2010 году, когда ПИЯФ вошел в состав Курчатовского института. За короткое время реактор был существенно модернизирован, некоторые элементы были полностью заменены. Теперь он представляет собой современную установку класса «мегасайенс».
28 февраля 2011 года состоялся физический пуск реактора. Это значит, что систему запустили на небольшой мощности, которая не требует специально отводить от нее тепло, — установка охлаждается естественным образом. Впереди энергетический пуск, то есть запуск на полную мощность.
Постепенно ученые налаживали сложнейший комплекс из реактора и установок для экспериментов с полученными нейтронами, и сейчас он почти готов.
«В настоящее время начата подготовка инфраструктуры экспериментов: источники холодных и горячих нейтронов, научные станции, системы транспортировки нейтронов и другое оборудование. Первая фаза этой работы будет закончена в следующем году, когда в соответствии с указом Президента Российской Федерации будут запущены первые пять установок для проведения нейтронных исследований», — рассказывает Максим Владимирович Румянцев, заместитель главного инженера реактора ПИК.
Полномасштабное начало экспериментов планируется на 2022 год после ввода в эксплуатацию первого источника холодных нейтронов и нейтроноводной системы, уточняет эксперт.
«По своим возможностям ПИК превосходит все существующие и строящиеся нейтронные источники», — отмечает Сергей Иванович Воробьев, ученый секретарь Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» — ПИЯФ.
Установка отличается от большинства аналогичных зарубежных проектов очень мощными нейтронными потоками в отражателе, наличием нейтронной ловушки с рекордным потоком и увеличенным числом экспериментальных каналов для вывода нейтронов из реактора, конкретизирует ученый.
Ближайший конкурент ПИК — исследовательский реактор в Международном институте Лауэ-Ланжевена (Гренобль, Франция). Однако последний остановит свою работу в середине 2020-х годов.
Кроме того, в городе Лунд (Швеция) строится импульсный источник нейтронов ESS. Но он основан на других принципах получения нейтронов и по своим возможностям дополняет ПИК, а не конкурирует с ним.
«В ближайшее десятилетие установка ПИК будет лучшей в Европе в своем классе и станет основой Международного центра нейтронных исследований мирового класса в Гатчине», — обещает Воробьев.
Начало исследований на реакторе ПИК и создание Международного центра нейтронных исследований (МЦНИ) является важнейшим событием для всего мирового научного сообщества.
«Мы наблюдаем большой интерес западных коллег к нашим проектам и открыты для международного научного сотрудничества. Так, уже подписано соглашение с Обществом Гельмгольца (Германия) о размещении на базе реактора ПИК станций из Научного центра ГКСС (Геестхахт). Это позволит проводить исследования в области физики конденсированного состояния и материаловедения», — делится фактами Воробьев.
В МЦНИ будут проводиться исследования в области физики, химии, биологии, наук о Земле, материаловедения, технологического контроля изделий, работ по развитию технологий микро- и наноэлектроники, производства изотопов и так далее.
«Такие возможности открывают новые горизонты для исследований: европейские страны, где располагаются крупнейшие научные центры, выражают желание включиться в проект создания МЦНИ. Например, уже готовится межправительственное соглашение между Россией и Германией о вхождении последней в Международный центр нейтронных исследований на базе реактора ПИК», — продолжает эксперт.
Установки класса «мегасайенс» во всем мире являются точкой притяжения молодых перспективных кадров. ПИК в этом смысле отнюдь не исключение.
Молодежи есть откуда узнать про этот проект. Сотрудники ПИЯФ преподают на профильных кафедрах в Санкт-Петербургском государственном университете (СПбГУ — один из важнейших участников национального проекта «Образование» и один из центров мирового уровня) и Санкт-Петербургском государственном политехническом университете — вузе-участнике «Проекта 5-100», вовлеченном в формирование сети национальных лидеров образования в рамках федерального проекта «Молодые профессионалы». По инициативе президента НИЦ «Курчатовский институт» Михаила Валентиновича Ковальчука на физическом факультете СПбГУ создана кафедра ядерно-физических методов исследования. Реакторный комплекс станет базовой установкой для студентов этой кафедры.
Петру Ивановичу Конику, заместителю начальника отдела координации международных проектов НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ, всего 28 лет. Кажется, совсем недавно он окончил по специальности «Физика» Санкт-Петербургский государственный университет. Теперь же его деятельность — разработка и оптимизация нейтроноводной системы реактора ПИК, а также обеспечение международного (главным образом российско-немецкого) сотрудничества в области использования возможностей реактора ПИК.
«Меня привлекает прикладная направленность как всего проекта в целом, так и моей собственной работы. Реактор ПИК ориентирован на решение практических задач, таких как разработка новых материалов, решение структур белковых молекул, исследование напряжений напряжение (в промышленных изделиях) — мера внутренних сил, возникающих в изделии, подвергнутом внешней деформации в промышленных изделиях. Мои собственные задачи в области оптимизации нейтронных пучков лежат на стыке науки и инженерного дела», — поясняет специалист.
Свою будущую карьеру физик уверенно связывает с проектом ПИК.
«В случае создания Международного центра нейтронных исследований на базе реактора ПИК Гатчина превратится в один из главных нейтронных городов мира, поэтому работа в НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ станет еще более привлекательной с точки зрения собственных научных задач и карьерных возможностей», — констатирует Коник.
ПИК — объект целевой поддержки со стороны государства, в частности, в рамках национального проекта «Наука».
Гатчинский реактор ПИК сегодня входит в федеральную программу развития синхротронно-нейтронных исследований синхротрон — циклическая установка для ускорения элементарных частиц до близкой к световой скорости; принцип действия основан на явлении резонанса; к синхротронам относится, например, Большой адронный коллайдер и «Нуклотрон» в ускорительном комплексе NICA и является одним из флагманских проектов уникальных научных мегаустановок в России, заключает ученый.
Федеральные проекты в сфере высшего образования включены в Национальный проект «Образование». Их цель — обеспечение глобальной конкурентоспособности российской высшей школы. «Молодые профессионалы» — проект, направленный на формирование сети национальных лидеров высшего образования.
Университеты-лидеры проведут обновление содержания образовательных программ за счет реализации проектов в ходе обучения, решения профессиональных задач (практико- и проектно-ориентированные программы) в кооперации с работодателями, а также обеспечат переход на модульное построение образовательных программ с включением «коротких» программ (адаптивность и гибкость). Со стороны государства будут обеспечены технологическая инфраструктура онлайн-обучения, нормативно-правовая база для использования онлайн-курсов и развития академической мобильности студентов. Также будут созданы условия для академической мобильности научно-педагогических работников (в первую очередь внутрироссийской) и поддержаны лучшие практики. Системным эффектом от реализованных мероприятий будет являться повышение востребованности выпускников образовательных организаций высшего образования на рынке труда.