На сессии ПКК по физике конденсированных сред – о реакторе и новых проектах

Новости, 17 января 2023

Сегодня в Доме международных совещаний в смешанном формате стартовало 56-е заседание Программно-консультативного комитета по физике конденсированных сред ОИЯИ. Участники двухдневного совещания обсуждают статус ректора ИБР-2 и рассматривают новые темы и проекты для включения в ПТП на 2024 год.

Нынешнее заседание открывает серию сессий Программно-консультативных комитетов ОИЯИ после однолетнего перерыва, когда шла интенсивная работа над новым Семилетним планом развития ОИЯИ на 2024 – 2030 и совершенствованием концепции ПТП ОИЯИ.

Обращаясь к участникам ПКК ФКС с приветственным словом, директор ОИЯИ Григорий Трубников отметил, что акцентом программы ПКК ФКС станет представление статуса и дальнейших планов флагманских проектов Института. Директор Института рассказал собравшимся о текущем состоянии дел в ОИЯИ. «Институт в прекрасной форме: 2022 год был полон хороших научных результатов по всем направлениям исследований. ОИЯИ продолжает вести активное международное сотрудничество, несмотря на внешние факторы», — подчеркнул Григорий Трубников. Отметив, что удалось укрепить связи с Индией, странами Латинской Америки, Китаем, Японией, директор ОИЯИ выразил надежду, что в 2023 году совместными усилиями амбициозная международная научная программа Института будет претворена в жизнь.

Рабочую программу заседания комитета открыл его председатель Денеш Лайош Надь, который ознакомил участников с информацией о выполнении рекомендаций предыдущей сессии ПКК ФКС. Информацию о резолюции 132-й сессии Ученого совета (сентябрь 2022 года) и решениях Комитета полномочных представителей правительств государств-членов ОИЯИ (ноябрь 2022 года) представил вице-директор ОИЯИ Лъчезар Костов.

Директор Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ Валерий Швецов рассказал собравшимся о статусе реактора ИБР-2, представив уточненные сроки возобновления работы установки. Изготовлены новые теплообменники, идет их тестирование, и уже в марте-апреле они будут доставлены в Лабораторию. Команда ЛНФ планирует установить их летом 2023 года. Ожидается, что в апреле-мае Лаборатория получит лицензию Ростехнадзора на эксплуатацию установки, после чего в октябре 2023 года реактор вновь будет запущен. Пользовательская программа, по оценкам специалистов, возобновится с 2024 года. Одним из планов ЛНФ в новом семилетнем периоде станет изготовление новой топливной загрузки для ИБР-2, в целях продления срока эксплуатации реактора на период после 2032 года. Продолжается работа по исследованию механизма возникновения флуктуаций импульсов мощности реактора ИБР-2 совместно с НИКИЭТ и другими организациями Росатома. Главный инженер установки ИБР-2 Андрей Долгих представил участникам сессии задачи и перспективы работы реактора. В ходе сессии члены ПКК обсудят статус реактора ИБР-2 и научную программу комплекса спектрометров.

Члены комитета рассмотрели доклады по темам, предлагаемым для включения в ПТП ОИЯИ на 2024 год, обсудили подходы к рецензированию проектов, представляемых для рассмотрения на ПКК, а также заслушали информацию о статусе и перспективах научных программ ЛИТ и ЛЯП.

Во второй день работы комитета Елена Завьялова представит участникам научный доклад «Диагностика социально значимых заболеваний с помощью аффинных трековых мембран, модифицированных ДНК-аптамерами». В рамках мероприятия состоятся встреча членов ПКК с дирекцией ОИЯИ и виртуальная постерная сессия.

Когда запустят реактор ИБР-2 — Программно-консультативный комитет по физике конденсированных сред

Подробнее о сессии ПКК по физике конденсированных сред

56-я сессия ПКК по физике конденсированных сред работала в гибридном формате 17-18 января. Большая часть ее программы была отведена докладам, посвященным настоящему и будущему реактора ИБР-2, части его экспериментального окружения и новому источнику нейтронов. О статусе реактора ИБР-2 в контексте нового Семилетнего плана развития ОИЯИ рассказал директор ЛНФ Валерий Швецов, задачам и перспективам работы реактора был посвящен доклад Андрея Долгих. Три доклада освещали темы ЛНФ, предлагаемые для включения в Проблемно-тематический план ОИЯИ на 2024 год, Максим Булавин доложил о состоянии работ и планах до 2030 г. по созданию нового источника нейтронов ЛНФ ОИЯИ. Эксперты комитета познакомились со статусом и перспективами научных программ ЛИТ и ЛЯП, тему «Исследование биологического действия ионизирующих излучений с разными физическими характеристиками» представил директор ЛРБ Александр Бугай.

Приветствуя членов Программно-консультативного комитета, директор ОИЯИ Григорий Трубников выразил надежду, что сессия будет плодотворной. Он отметил, что, несмотря на турбулентность в политике, которую было невозможно предугадать, Институт сохранил свой международный статус, получает яркие результаты, развивает свои проекты и базовые установки. Расширяется сотрудничество с научными центрами Индии, Мексики, Аргентины, Бразилии, Египта, Китая и Японии. Сохраняется сотрудничество с европейскими странами, ЦЕРН, МАГАТЭ, BMBF, по проекту FAIR.

Первый комментарий СМИ Института получили от директора ЛНФ Валерия Швецова:

— Председатель ПКК поставил первыми докладами мой и Андрея Долгих. Я с меньшей детализацией, он с большей, рассказали, что мы делаем для того, чтобы реактор как можно быстрее заработал. На этом пути есть этапы, которые не могут быть ускорены. Правильный анализ документации, которую мы подаем в Ростехнадзор, делается полгода, и этот срок сократить никак нельзя. Как я говорил сейчас в докладе и на сессии ПКК год назад, мы собирались менять теплообменники в апреле прошлого года, но комплекс обстоятельств — пандемия, СВО — привели к тому, что изготовитель не успел их сделать весной. Следующий срок был октябрь 2022-го, они опять не успели, но после сентября нам было более-менее все равно, поскольку в сентябре истек срок лицензии Ростехнадзора, по которой мы имеем право проводить ремонтные работы на реакторе.

Сейчас теплообменники изготовлены, идет контроль сварных швов, документы на экспертизе. Теплообменники к нам приедут весной; если к этому моменту мы будем уверены, что получим лицензию, то разберем крышу здания, где они находятся, перекроем объездную дорогу для монтажных работ, заезд останется только вокруг нейтроновода.

Что касается продления срока службы реактора, мы сейчас в начале экспериментальных исследований. Выгоревшие кассеты отправим в Институт реакторных материалов (г. Заречный) для исследования на прочность, на состояние компонентов, с Физико-техническим институтом в Снежинске начнем эксперименты по идеям Евгения Павловича Шабалина. Они должны будут подтвердить его расчеты и моделирование тех изгибов, которые происходят в топливных элементах. А кассета — более сложная конструкция, чем отдельный топливный элемент, и рассчитать относительное перемещение твэлов при изгибе всей кассеты невозможно. Мы можем провести исследования и со свежей кассетой.

— При этом вы сохраняете оптимизм, что реактор и после 2040-го будет работать?

— Да, если мы сделаем новую топливную загрузку, то после 2040 года мы продолжим его эксплуатацию. Нам хватит этого запаса.

Продолжает тему главный инженер ИБР-2 Андрей Долгих:

— Мы воспользовались этой остановкой в работе реактора, чтобы какое-то оборудование обновить, где-то провести ремонт, подготовить необходимые документы, пересмотреть инструкции, тем более что происходят постоянные инспекции Ростехнадзора, они делают нам предписания, которые надо выполнять. Через несколько лет нам надо будет перегрузить активную зону свежим топливом, для чего потребуется выполнить ряд сложных задач. И только после того как мы получим и загрузим топливо в активную зону, реактор сможет работать дальше, при условии, что другие его системы останутся в работоспособном состоянии. Срок службы даже тех систем, которые были заменены в период модернизации 12-13 лет назад, через 10 лет подойдет к окончанию, и надо будет думать, продлять их срок или менять их, а это достаточно затратные вещи. Еще должна быть сделана увязка с новым источником, желательно, чтобы не возникло перерыва или хотя бы большого перерыва между окончанием работы старого источника ИБР-2 и началом работы нового, чтобы физики могли продолжать работать с нейтронами.

Денис Козленко познакомил членов ПКК с проектами в рамках нового Семилетнего плана по теме «Исследования фундаментальных материалов и наносистем с использованием рассеяния нейтронов»:

— Материаловедение, как с прикладной, так и с фундаментальной точек зрения, играет большую роль в развитии многих сторон нашей жизни. Фактически это основа для развития новых технологий и поиска новых интересных материалов с различными функциональными свойствами, которые можно использовать при создании тех или иных устройств и изделий. Методы нейтронного рассеяния очень важны, поскольку они позволяют эффективно исследовать системы, содержащие легкие атомы, — кислород, литий, водород. Это системы для создания устройств тока — литиевые аккумуляторы, различные оксидные элементы, магнитные материалы. Нейтроны имеют высокую проникающую способность, что позволяет исследовать объемные системы и изделия, эффективно использовать их для исследования структурных, магнитных свойств, динамики различных функциональных материалов.

Наши исследования будут планироваться в соответствии с тем, что мы уже реализовали на основе комплекса спектрометров ИБР-2. Например, будем изучать сплавы с эффектом так называемой гигантской магнитострикции на основе железа-галлия. Это материалы, в которых в приложенных магнитных полях возникает удлинение вещества. У нас исследуются различные микроструктурные основы проявления этого эффекта. Также исследуются материалы для источников тока — батарей, аккумуляторов. Недавно были исследованы новые оксидные материалы, которые обладают повышенными емкостными свойствами, например, на основе оксида натрия, марганца и кислорода. Они позволяют заряжаться с повышенной емкостью и на высоких скоростях.

Традиционно исследовался большой круг наносистем. Например, структурная организация систем так называемых суперсмачивателей. Это вещества типа ПАВ (поверхностно активное вещество), простейшие ПАВ — стиральные порошки. Как правило, их не очень удобно использовать на гидрофобных поверхностях, отталкивающих жидкости. Важно, чтобы ПАВ хорошо растекалось и хорошо взаимодействовало, а когда поверхность гидрофобна, обычные ПАВ не очень хорошо работают. Делают специальные ПАВ, суперсмачиватели. Мы исследовали один из таких образцов, трисилоксановую систему, чтобы понять, как достигается эффект суперсмачивания, чем она отличается от обычной ПАВ, не обладающей эффектом суперсмачивания на гидрофобной поверхности.

Исследовалось и много других систем, например, организация полимерных гелей, в которые добавлялись различные вещества, и наблюдались довольно интересные эффекты, связанные со структурной организацией. Исследовались и биологические системы, например, была сделана интересная работа по исследованию кристаллизации белков в мицеллярных системах. Мембранные белки играют огромную роль как для биологии, так и с точки зрения процессов, проходящих в живых организмах, и что очень важно, создание многих лекарств направлено на воздействие на мембранные белки. А чтобы эти белки исследовать, нужно понять, как их кристаллизовать, потому что именно в форме кристалла лучше всего изучать их структурные свойства. Было не до конца ясно, что происходит при кристаллизации мембранных белков. В нашей лаборатории совместно с МФТИ была развита методика кристаллизации белков мицеллярной системы, адаптированная к исследованиям с помощью рентгеновского излучения. Это была комплементарная, нейтроно-рентгеновская работа, и она позволила детально охарактеризовать все стадии процессов, которые протекают при кристаллизации белков из мицеллярной системы. Оказалось, что эта последовательность гораздо сложнее, чем предполагалось. Наше исследование позволит усовершенствовать научные основы для получения мембранных белков для дальнейших исследований.

Как всегда, мы работали в различных прикладных областях исследований. Это были исследования различных конструкционных материалов, используемых в промышленности, сплавов, возникающих в них дефектов и внутренних напряжений. Изучались и объекты культурного и природного наследия. Например, был исследован метеорит Куня-Ургенч, который упал в июне 1998 года в Туркменистане. Несмотря на то что он входит то ли в пятерку, то ли в десятку крупнейших известных человечеству метеоритов, его фазовый состав, внутреннее строение до сих пор не были детально изучены. Нам удалось получить фрагмент этого метеорита из Института астрономии в Москве. Мы провели характеризацию его фазового состава методами нейтронной томографии, радиографии, а также дифракции, рамановской спектроскопии и получили детальную картину его фазового состава и распределение различных включений в нем.

Итоги заседания подвел председатель ПКК профессор Денеш Надь.

— Основная тема сессии — состояние ИБР-2 и продолжение исследований на его спектрометрах. Поддержали ли эксперты ПКК все предложенные проекты?

— Презентация директора ЛНФ Валерия Швецова, после которой последовал доклад доктора наук Андрея Долгих и их обсуждение, действительно были одним из важнейших событий нашей встречи. Тем не менее в повестке дня ПКК были и другие чрезвычайно важные вопросы. В нее вошла, например, информация вице-директора ОИЯИ Лачезара Костова о резолюции 132-й сессии Ученого совета ОИЯИ (сентябрь 2022 г.) и о решениях Комитета полномочных представителей правительств стран-участниц ОИЯИ (ноябрь 2022 г.). Далее, традиционно важным пунктом стало заседание ПКК с членами дирекции ОИЯИ, в первую очередь с директором ОИЯИ Григорием Трубниковым, который более получаса делал свой доклад и очень откровенно и конструктивно ответил на вопросы, заданные членами ПКК, среди которых были и весьма деликатные.

Возвращаясь к вашему первоначальному вопросу, ПКК удовлетворен ходом работ по замене воздушных теплообменников второго контура охлаждения реактора ИБР-2 и получению лицензии на эксплуатацию. ПКК одобрил планы ЛНФ на ближайшие семь лет, которые включают изготовление новой топливной загрузки для ИБР-2, чтобы обеспечить необходимые условия для продления срока службы реактора после 2032 года. ПКК также высоко оценил продолжение деятельности ЛНФ по изучению механизма возникновения флуктуаций импульсов мощности реактора ИБР-2 совместно с НИКИЭТ и другими организациями Госкорпорации «Росатом». Комитет рекомендовал ЛНФ принять решение по выбору производителя компонентов новой топливной загрузки для ИБР-2. ПКК подчеркнул важность возобновления штатной эксплуатации ИБР-2 в 2023 г. и возобновления пользовательской программы в начале 2024 г.

— Обсуждение создания нового источника нейтронов продолжается. Также три темы ЛНФ были предложены для включения в Проблемно-тематический план ОИЯИ. Оценили ли члены комитета их актуальность?

— На самом деле от ЛНФ были предложены четыре темы, одна из них, а именно та, которую представил доктор Григорий Арзуманян, использует фотоны, а не нейтроны. Доклад доктора Максима Булавина был посвящен разработке нового источника нейтронов ОИЯИ. Однако ПКК в этот раз было нечего оценивать; мы скорее совершили своего рода ландшафтный тур по темам, которые должны быть включены в Тематический план исследований и международного сотрудничества ОИЯИ на 2024 год. Действительно, оценка — это совсем другое, и ей должны предшествовать рецензирование, оценка отчетов рецензентов и т.д. Это будет задачей для ПКК на предстоящем заседании в июне этого года. Предполагается, что оценка будет проведена после соответствующих подготовительных шагов, выполненных посредством электронной связи членов комитета весной.

— Как ПКК оценил состояние дел и перспективы научной программы ЛИТ и ЛЯП? ЛЯР и ЛРБ также представили свои темы.

— Мой предыдущий ответ относится, конечно же, и к темам, представленным ЛИТ, ЛЯП, ЛЯР и ЛРБ.

— Уже традиционно постерная сессия прошла онлайн. Труднее ли оценивать работу молодых ученых онлайн, чем вживую?

— Нет, как раз наоборот. Молодые ученые подготовили короткие электронные презентации максимум из шести слайдов. Функция «комнаты отдыха» Zoom позволяла «ходить» вокруг докладчиков и обсуждать с ними и другими посетителями детали презентаций, как если бы мы лично присутствовали на постерной сессии. После закрытия секционных комнат голоса были отправлены в электронном виде ученому секретарю ПКК доктору Олегу Белову, который их суммировал и огласил итоги голосования. Я хотел бы поблагодарить его, а также доктора Тимура Тропина за помощь всем, кто в ней нуждался, во время виртуальной постерной сессии.

Трудно предсказать, когда мы снова соберемся вместе в Дубне. Мы все надеемся, что это произойдет в июне 2023 года, но в реальности это более чем сомнительно. Тем не менее когда-то это случится, но я уверен, что мы должны продолжать проводить постерную сессию в режиме онлайн. «Старые добрые времена» печатных плакатов формата А0 и толкотни перед ними, к счастью, закончились навсегда; не хочется, чтобы те времена вернулись снова.

Победителями постерной сессии стали Меир Ердаулетов (ЛНФ) с работой «Разработка литий-ионных аккумуляторов с повышенными удельными характеристиками»; Инна Колесникова (ЛРБ) — «BIOHLIT — информационная система для радиобиологических исследований»; Надежда Белозерова (ЛНФ) — «Индуцированный давлением фазовый переход в наноструктурированном феррите цинка».