Новости Гатчины
17.04Проведена замена асфальта на мосту через реку Колпанскую
17.04Первые восемь новобранцев отправились служить
17.04В музее авиационных двигателей провели познавательную игру для школьников
17.04Полным ходом идут работы по благоустройству Мариенбурга
16.04Мариенбург и Аэродром свяжет новая дорога!
16.04Временное ограничение движения транспорта в Гатчине - 17 апреля
16.04В парке "Зверинец" трое подростков подожгли сухостой
16.04Автоквест «Маршрут стойкости» по Гатчинскому району приглашает участников!
15.04От жителей ждут информацию о выращивании сельхозпродукции на землях «Новый Свет-ЭКО»
15.04Сироте-инвалиду предоставлено благоустроенное жилое помещение
15.04В Коммунаре злоумышленник стрелял в полицейского
15.04Шины на переработку можно сдать в Гатчине
14.04Убийство отца и дедушки - завершено расследование уголовного дела
13.04Приоратский парк приглашает на выставку, посвященную придворной охоте
12.04Назначены штрафы нарушителям, выгружающим строительный мусор на контейнерные площадки
Афиша-анонсы Гатчины
14 апреля Органный концерт "Италия и Испания. Феномены"
13 апреля Творческий вечер от Арт-кафе "Компромисс"
9 апреля вечер музыки для фортепианного ансамбля!
31 марта Органный концерт "Зеркала времён"
28 марта Концерт, посвященный Всемирному Дню фортепиано
24 марта Концерт вокально-инструментальной музыки "Мелодий трепетные звуки"
24 марта Концерт Виктора Фетисова (баян)
Самое читаемое
•Первые восемь новобранцев отправились служить
•Мариенбург и Аэродром свяжет новая дорога!
•Полным ходом идут работы по благоустройству Мариенбурга
•Временное ограничение движения транспорта в Гатчине - 17 апреля
•Народное гуляние "Масленица" в Гатчине - 17 марта
•О планах по благоустройству в Гатчине
•От жителей ждут информацию о выращивании сельхозпродукции на землях «Новый Свет-ЭКО»
•Мемориал под Гатчиной увековечил память жертв нацистского геноцида
•В парке "Зверинец" трое подростков подожгли сухостой
•В музее авиационных двигателей провели познавательную игру для школьников
ПИЯФ: атомное сердце Гатчины
22 июля 2013 г.
Сверхтекучий гелий, дейтериевый конденсатор, многощелевой поляризатор… Нейтроны – холодные, ультрахолодные и горячие… Критерии формирования Вселенной… Пресс-тур по главным объектам ПИЯФ, в котором приняли участие гатчинские журналисты, заставил припомнить полузабытые понятия из школьного учебника физики. И еще – фантастический мир братьев Стругацких.
…В частности, когда мы последний раз обсуждали теорию Гейзенберга, мы пришли к заключению, что она недостаточно «сумасшедшая».
Д.И. Блохинцев, выдающийся русский физик XX века
На данный момент в Петербургском институте ядерной физики им. Б.П. Константинова действуют две базовых экспериментальных установки – реактор ВВР-М и протонный ускоритель (синхроциклотрон). Ждет своего часа исследовательский реактор ПИК, экспериментальные возможности которого не имеют себе равных в России.
Современный ПИЯФ – мир особенных машин и еще более особенных людей. Модели таких минисообществ описаны у братьев Стругацких – излюбленных авторов физиков. Впрочем, это всего лишь стереотип, от которого лучше отказаться. Может быть, это самовнушение, а может быть, так оно и есть на самом деле, только всех людей, которые встречаются на территории ПИЯФ, объединяет некое внешнее сходство. Их лица вдохновенно сосредоточены – такое выражение встречается еще у философов. Как известно, споры шестидесятников «о физиках и лириках» потеряли всякий смысл, когда стало понятно, что и тех, и других роднит страсть к познанию и творчеству в любых формах. Что же касается «безуминки» – она явно присутствовала как у Сократа, так и у Эйнштейна. И тот, и другой пытались решить фундаментальные вопросы бытия – человека и Вселенной.
Чтобы увидеть мир, в котором живут и действуют настоящие физики, нужно пройти не одну ступень проверки. При входе на территорию ПИЯФ у нас тщательно проверяют документы, фото- и видеотехнику. Выдаются пропуска и соответствующие инструкции, после чего, в сопровождении сотрудника службы безопасности, мы проходим внутрь.
Там, за высокой бетонной стеной, – корпуса, разбросанные по лесу, и непривычная для горожанина тишина, прерываемая лишь пением птиц…
ВВР-М – первый реактор ПИЯФ
Первый пункт пресс-тура – научно-исследовательский реакторный комплекс ВВР-М – встречает нас очередной проверкой. Этот объект находится под усиленной охраной внутренних войск – по одному мы проходим через металлодетекторы и паспортный контроль. Надежно защищен ВВР-М и снаружи – укрепленный периметр в виде двойной стены с похожей на приграничную, вспаханной контрольно-следовой полосой.
У входа нас встречают советник директора ПИЯФ В.М. Самсонов и заведующий отделом нейтронной физики, профессор А.П. Серебров. Само здание, в глубинах которого находится реактор, похоже, не изменилось с конца 1950-х, когда запускался этот проект. В вестибюле теплый привет из советской эпохи – мозаичное панно во всю стену. Сюжет – рождение Вселенной, Земли и ее жителей. По словам наших гидов, панно спроектировал и собрал один из местных-умельцев, окончивший в свое время художественный вуз, а потом избравший профессию физика.
Эта картинка имеет прямое отношение к тому, чем занимаются ученые в ВВР-М: изучение элементарных частиц помогает понять принципы формирования и существования Вселенной.
По словам Анатолия Сереброва, несмотря на то, что наука долгие годы познает вещество и его структуру, в смысле познания Вселенной мы пока еще находимся на уровне Птолемея. С помощью приборов или без них мы можем увидеть только 5% вещества Вселенной («светящаяся материя»). Еще 25% занимает сконцентрированная в галактиках так называемая «темная материя», о существовании которой известно лишь косвенно. Остальные же 70% массы Вселенной скрыты в загадочной, равномерно распределенной в пространстве «темной энергии». Как считают ученые, расширение Вселенной, которое пошло после Большого Взрыва, длится до сих пор, причем с определенным ускорением. Это ускорение связано с проявлением загадочной «темной энергии». Возможно, именно она спасает нас от сжатия Вселенной и наступления вселенской катастрофы (или конечного коллапса).
Лаборатория гатчинского атома
Водо-водяной реактор (ВВР-М) – одна из базовых установок ПИЯФ, на которой ведутся фундаментальные исследования в области ядерной физики и физики конденсированного состояния. Здесь развиваются и реализуются нейтронные методы исследования вещества, радиобиологии и других смежных областей, производятся радионуклиды для медицинских целей и многое другое. Научные исследования проводятся как в активной зоне реактора, так и на экспериментальных установках, расположенных на выходах пучков нейтронов из канала реактора.
Начало строительства реактора относится к 1956 году, а в 1959 году состоялся его физический пуск. Несмотря на почтенный возраст, реактор является стабильно работающей ядерной установкой и по своим параметрам остается лучшим пучковым исследовательским реактором в России. До сих пор это один из самых мощных нейтронных источников в России – его тепловая мощность составляет 18 мегаватт.
Надев халаты и бахилы, сложной системой коридоров мы проходим в святая святых ВВР-М – в зал, где расположена реакторная установка. Внизу, под нами, вокруг реактора, множество приборов, переплетения проводов. И кажущийся очень маленьким рядом с реактором человек у компьютера…
Приручение нейтрона
Нейтрон – объект изучения номер один в научно-исследовательском реакторном комплексе. С одной стороны, он используется как инструмент исследования, с помощью которого ученые познают вещество и его структуру. С другой, нейтрон сам является объектом исследования. Изучение его характеристик позволяет понять принципы возникновения и существования Вселенной.
Методы исследований на ВВР-М основаны на особых свойствах этой элементарной частицы. В отличие от фотона, электрона, протона и нейтрино, нейтрон – нестабильная частица, самая долгоживущая (время его жизни – 900 секунд!). Отсутствие электрического заряда позволяет нейтронам проникать внутрь вещества без взаимодействия с его атомами.
Нейтроны позволяют исследовать структуру любого вещества вне зависимости от его атомного веса и плотности. Исследование вещества с помощью нейтронного метода гораздо эффективнее по сравнению с рентгеновским.
Многие годы на реакторе ВВР-М идет успешное освоение методов выработки холодных и ультрахолодных (медленных) нейтронов. Дело в том, что ультрахолодные нейтроны – самые легко управляемые и безопасные из всех типов нейтронов. На пучках холодных нейтронов можно изучать наноструктуры. В этих разработках используется еще одно важное свойство нейтрона – отражаться от вещества. Нейтроны фактически можно хранить в закрытом сосуде, а для того, чтобы продлить время его «жизни», ученые разрабатывают системы нейтронных «ловушек».
На реакторе ВВР-М реализуется уникальный проект источника ультрахолодных и холодных нейтронов с использованием сверхтекучего гелия. По мнению российских физиков, это будет лучший в мире источник ультрахолодных нейтронов. А в перспективе – создание современного нейтронного центра для исследования наноматериалов и фундаментальных взаимодействий.
Кроме основной научной деятельности, на ВВР-М многие годы осуществляется ряд практических программ. В частности, реактор много лет производит радиоактивные изотопы для медицинских целей – например, йод-125, молибден-99 (для получения технеция-99), которые используются для диагностики и лечения онкологии. Для индустрии в реакторе производится иридий-192.
По словам ученых, реактор ВВР-М в данный момент находится в хорошей форме – как в смысле ядерной и радиационной безопасности, так и в плане перспектив для научной и производственной деятельности. Несмотря на планируемый в ближайшее время запуск реактора ПИК, ВВР-М продолжит свою работу – в том числе как полигон для обкатки экспериментального оборудования перед постановкой его на ПИК.
Перспективы развития нейтронных исследований во многом связаны с подготовкой высококвалифицированных кадров, которых сейчас так не хватает институту. Предполагается, что ВВР-М станет базовой установкой для студентов-реакторщиков СПбГУ.
Ускорительный комплекс ПИЯФ
От центрального круглого здания ускорительного комплекса лучами расходятся корпуса разного назначения. Первый протонный ускоритель ПИЯФ, или синхроциклотрон СЦ-1000, находится в самом сердце комплекса. Это еще одна площадка для уникальных исследований в области физики элементарных частиц.
Что собой представляет протонный ускоритель
Новые частицы рождаются в результате преобразования энергии во время столкновения одной частицы с другой. Чем больше масса частицы, которую необходимо получить, тем больше должна быть энергия сталкивающихся частиц.
Чтобы исследовать свойства материи на расстояниях менее 10-12 см, необходимо иметь пучки ускоренных частиц очень высоких энергий – более десятков мегаэлектронвольт (МэВ). Для этой цели подходят любые стабильные частицы, но чаще всего используются составляющие атома водорода – электроны и протоны.
Ускорители заряженных частиц называют циклотронами. В сущности это самые совершенные микроскопы, которые могут быть в распоряжении ученых. Ускорение частиц в них происходит за счет разности потенциалов электрического поля, а чтобы частицы удерживались строго на заданной траектории, необходимо поле магнитное. Частицы в ускорителях могут двигаться по спирали или по кругу. Эти потоки (пучки) частиц можно направить на мишень, где, в результате взаимодействия с частицами мишени, рождаются новые частицы. В этом, кстати, отличие однопучкового ускорителя (с неподвижной мишенью) от коллайдера – в последнем столкновения происходят на встречных пучках.
СЦ-1000 – самый мощный ускоритель в мире
Протонный ускоритель СЦ- 1000 (синхроциклотрон) – вторая действующая экспериментальная установка ПИЯФ. Его физический пуск был произведен в 1967 году, и для того времени он стал одним из крупнейших ускорителей своего класса. За прошедшие годы СЦ-1000 прошел значительную модернизацию. По словам главного инженера ускорительного комплекса Е.М. Иванова, на сегодняшний день это самый большой синхроциклотрон в мире – энергия выведенного протонного пучка в нем достигает 1000 МэВ!
Программа научных и прикладных исследований на пучках синхроциклотрона весьма обширна – от исследований в структуре ядра до ядерной медицины.
Центр протонной терапии и ядерной медицины
В 1975 году на базе СЦ-1000 совместно с Российским научным центром радиологии и хирургических технологий (РНЦ РХТ) был создан комплекс протонной лучевой терапии, предназначенный для лечения различных заболеваний головного мозга, в частности, аденомы гипофиза и артериовенозных аневризм головного мозга.
Для лечения больных ученые-медики разработали уникальный метод облучения «напролет», или «Гатчинский метод». Суть его заключается в разрушении пораженных клеток органов-мишеней протонным пучком с энергией 1000 МэВ – с минимальным облучением окружающих здоровых тканей. В этом значительное преимущество протонной диагностики и терапии перед рентгеновской. Энергия пучка протонов подбирается так, чтобы частицы останавливались прямо в опухоли и оставляли всю свою энергию только здесь. Это очень важно, в частности, при облучении головного мозга: жизненно важные центры в нем расположены очень тесно, и их повреждение могло бы привести к необратимым последствиям.
В настоящее время курс протонной терапии на пучке синхроциклотрона ПИЯФ получили около двух тысяч пациентов. Это совершенно бескровная и безболезненная операция. На весь процесс – от фиксирования больного до облучения – уходит меньше часа, после чего пациенты доставляются обратно в клинику. Клиническая ремиссия наступает более чем в 85 процентов случаев.
Юлия ЛЫСАНЮК
(Продолжение следует)
Гатчинская правда, № 81 (203745) от 23 июля