ПИЯФ: атомное сердце Гатчины

30 июля 2013 г.

(Окончание. Начало в №81)

Сильноточный циклотрон Ц-80

В одном из обширных залов ускорительного комплекса строится новый ускоритель – изохронный циклотрон-80. Его основная задача – производство радиоизотопных генераторов, радионуклидов и радиофармпрепаратов для ядерной медицины. Как говорит Е.М. Иванов, это уникальная, единственная во всей России установка, максимальная мощность которой достигает 80 МэВ. А по возможности получения сверхчистых радионуклидов ей нет равных во всем мире!

На базе циклотрона Ц-80 в ближайшее время будет создан офтальмологический комплекс для лечения злокачественных и онкологических заболеваний органов зрения. С помощью уникальных радиофармпрепаратов здесь будут осуществлять позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ) – самый современный способ ранней диагностики онкологических, кардиологических и неврологических заболеваний.

Вообще, перспективы дальнейшего использования установок ускорительного комплекса ПИЯФ впечатляют необыкновенно – на их базе предполагается создать первый в мире многопрофильный медицинский центр, в котором будут использоваться протонные пучки различной энергии для проведения лучевой терапии широкого спектра онкологических заболеваний, а также заболеваний головного мозга.

Реакторный комплекс ПИК

Как известно, самый высокопоточный исследовательский ядерный реактор HFR «прописан» в Европейском центре нейтронных исследований в Гренобле (Франция). Правда, срок его «жизни» подходит к концу, и российские ученые с уверенностью прогнозируют перенос столицы европейской нейтронной науки в Гатчину. В ближайшее время заканчивается строительство одного из самых легендарных «долгостроев» России – научно-исследовательского реакторного комплекса ПИК, включенного правительством РФ в программу создания мегаустановок мирового уровня.

ПИК предназначен для проведения исследований в области физики фундаментальных взаимодействий, ядерной физики, физики конденсированного состояния, молекулярной и радиационной биофизики, ядерной медицины. По своим экспериментальным возможностям гатчинский реактор превосходит своего французского собрата – как по тепловой мощности (до 100 МВт), так и по скорости непрерывного потока нейтронов.

Пучковый исследовательский реактор (ПИК)

История создания ПИК восходит к концу 1960-х, когда были сформулированы основные идеи для этой установки. Кстати говоря, они до сих пор определяют тенденции современного реакторостроения – по проекту гатчинского реактора построены и действуют несколько реакторов во Франции и Германии.

Строительство ПИК началось в 1976 году, но после Чернобыльской катастрофы проект пришлось заморозить. К 1991 году он был полностью переработан с учетом новых норм безопасности. Затем начались финансовые трудности, и только в 2007 году работы были возобновлены. В 2011 году произвели успешный физический пуск реактора. Полностью строительство реакторного комплекса, состоящего из 38 зданий и сооружений, с гигантской площадью 65 000 кв. м, планируется завершить в 2013 году.

ПИК в разрезе

Вход в ПИК сопровождается одной из самых строгих проверок на территории ПИЯФ, после чего мы переходим в распоряжение Максима Воронова, заместителя начальника службы реконструкции.

Прежде чем «прикоснуться» к реактору, мы знакомимся с его макетом. Он представляет собой цилиндрическую конструкцию, пронизанную горизонтальными, наклонными и вертикальными каналами. В отличие от того же Большого адронного коллайдера, с которым иногда сравнивают ПИК, он является не местом столкновения летящих в противоположные стороны ускоренных частиц, а источником нейтронов.

В основе реактора – компактная активная зона, в которой размещается ядерное топливо (в ПИК это уран-235), и осуществляется цепная реакция деления. Именно здесь вырабатываются холодные, ультрахолодные и горячие нейтроны. Активная зона охлаждается легкой водой, а в качестве отражателя нейтронов используется тяжелая вода. В центре активной зоны – нейтронная «ловушка» с очень высоким нейтронным потоком.

Прикосновение к реактору

В здании, где расположен реактор, несколько этажей. Их здесь называют ступенями – по количеству метров над активной зоной реактора. Так, например, этаж, на котором расположен зал горизонтальных каналов, – нулевая ступень. В центре этого зала высится цилиндрическая громада, скрывающая центральный экспериментальный канал реактора. Руки сами тянутся к его холодным, блестящим бокам – похлопать по чугунным чушкам, которыми реактор выложен снаружи. Рядом с реактором штабелями сложены толстые полиэтиленовые «кирпичики» – их используют для монтажа биологической защиты. Такая защита необходима, чтобы снизить интенсивность излучений до уровня, допускаемого нормами радиационной безопасности. По словам ученых, даже очень тонкий слой полиэтилена защищает от быстрых нейтронов.

От центрального цилиндра, в котором заключен источник нейтронов, отходят несколько нейтроноводов, каждый из которых формирует пучок нейтронов и выводит его в нейтроноводный зал. С помощью этих потоков можно облучать и исследовать нужные материалы. Система нейтроноводов очень сложна и разветвлённа, в ПИК она может обслуживать до 50 экспериментальных групп ученых одновременно.

Огромный нейтроноводный зал реактора ПИК пока полупуст. Со временем он заполнится экспериментальным оборудованием, места для которого размечены сейчас цветными линиями.

Перспективы дальнейшего развития ПИЯФ тесно связаны именно с новым исследовательским реактором ПИК, энергетический пуск которого намечен на 2014 год. Научные исследования на выведенных пучках ученые планируют начать в 2018-2019 гг. В недалеком будущем планируется открытие Северо-Западного наноцентра со своим технопарком. А в настоящее время по поручению правительства РФ готовится проект Международного центра нейтронных исследований на базе этой установки. Уже сейчас заключаются соглашения о размещении в нейтроноводном зале ПИК станций из различных научных центров Европы.

На базе Международного центра будет действовать учебный центр для подготовки научных кадров – ПИЯФ, как уже говорилось выше, остро нуждается в молодых, продвинутых специалистах. Не хочется думать, что у современной молодежи поубавилось «безуминки» – этого антипода модной нынче креативности. Ведь именно благодаря присутствию этой «элементарной частицы» у нас сохраняется способность познавать мир.

Юлия ЛЫСАНЮК

Гатчинская правда, № 82 (20376) от 25 июля

Читайте также