Нанометр и мегасайенс: чем в сентябре порадовали научный мир ядерные физики

Сегодня особое внимание уделяется модернизации и совершенствованию атомной отрасли и развитию установок класса мегасайенс - эту цель, в частности, преследует национальный проект "Наука". Ключевыми проектами в этой области остаются Международный центр нейтронных исследований на базе высокопоточного реактора ПИК, комплекс сверхпроводящих колец на встречных пучках тяжелых ионов NICA, источник синхротронного излучения четвертого поколения ИССИ-4 и Сибирский кольцевой источник фотонов (СКИФ).

Однако исследования радиации и квантов не ограничиваются лишь этими проектами. Как ученые СКИФа планируют изучать мельчайшие частицы, как очистить воду от радиоактивных отходов и где будет построена самая большая в мире гамма-обсерватория - в материале портала "Будущее России. Национальные проекты".

Нанометр для СКИФа

Продолжается работа над созданием в рамках национального проекта "Наука" Центра коллективного пользования "Сибирский кольцевой источник фотонов". Это один из самых сложных научных проектов страны. Он относится к категории мегасайенс и имеет огромное значение для развития отечественной ядерной физики и атомной энергетики, а также является флагманом программы "Академгородок 2.0" в Новосибирске.

В сентябре ученые Института ядерной физики (ИЯФ) Сибирского отделения РАН разработали магнитную структуру особой конструкции, которая позволит проводить исследования на синхротроне. Открытие даст возможность рассмотреть детали структур размером менее сотни нанометров и проводить на СКИФе исследования в области структурной вирусологии, кристаллографии белков, а также материаловедения.

"Нам удалось подобрать такую магнитную структуру, которая позволила получить рекордно малый эмиттанс (численная характеристика ускоренного пучка заряженных частиц, - прим. ред.) и при этом все остальные характеристики установки: время жизни пучка, эффективную инжекцию, нужную стоимость элементов и так далее", - прокомментировал открытие младший научный сотрудник ИЯФ Григорий Баранов.

По словам ученого, разработанная магнитная структура "простая, гибкая и изящная", но при этом обладает достаточно хорошими параметрами. "То, что она простая, позволяет уложиться в довольно жесткие сроки реализации проекта", - добавил ученый.

Реактор для утилизации урана и плутония

Ученые Горно-химического комбината в Красноярском крае (входит в Росатом) при участии Курчатовского института и Научно-исследовательского и конструкторского института энерготехники имени Н.А. Доллежаля (НИКИЭТ) приступили к созданию уникального реактора для утилизации ядерных отходов. Установка будет способна уничтожить и переработать радиоактивные вещества, которые появляются в процессе использования ядерного топлива, в частности уран и плутоний. При этом после переработки их можно будет повторно использовать в атомной энергетике.

Реактор будет построен на базе технологии жидкосолевых ядерных реакторов на расплавах фторидов металлов, которая не использует традиционные топливные элементы и обладает повышенной безопасностью.

Разработчики проекта также рассчитывают, что тепло, выделяемое в ходе утилизации, можно будет использовать как источник генерации тепловой энергии для снабжения потребителей. Сейчас проект находится на стадии 3D-сканирования площадки под реактор.

Обезопасить воду от радиации

Дальневосточные исследователи изобрели простую, но эффективную технологию очистки воды от опасных радионуклидов. Ученые Школы естественных наук Дальневосточного федерального университета (ШЕН ДВФУ) в сотрудничестве с коллегами из Института химии Дальневосточного отделения РАН синтезировали сорбент из композитного порошка вольфрамовой бронзы, способный очищать питьевую и техническую воду от цезия и стронция. Более того, препарат может перерабатывать жидкие ядерные отходы.

Изобретенный сорбент выпускается в виде пористых таблеток или гранул, а применяется для изготовления прессованной керамики, которую используют для захоронений радиоактивных отходов.

Благодаря очистке воды, использованной на атомных электростанциях и производствах, сорбент обезопасит и защитит окружающую среду от выбросов стронция и цезия.

При этом изобретение максимально легко применять - достаточно добавить гранулы сорбента в зараженную воду. Авторы разработки называют это статичным режимом использования вещества.

"В динамическом режиме пористые таблетки сорбента можно использовать как наполнитель проточных фильтров", - рассказывает аспирант ШЕН ДВФУ Артур Драньков.

Международная кооперация

Совместный проект российских и немецких ученых по строительству гамма-обсерватории TAIGA удостоен награды на заключительной церемонии Года российско-немецкого сотрудничества в области науки и образования.

Суть разработки заключается в создании обсерватории, которая была бы способна улавливать гамма-кванты - электрически нейтральные частицы, способные без искажений указывать на астрофизические объекты, в которых они образовались. При традиционной работе с заряженными космическими лучами поступающий сигнал сильно искажается и, как следствие, информация о месте их возникновения теряется. Новая обсерватория решила эту проблему.

TAIGA - проект класса мегасайенс: гамма-обсерватория на территории Тункинского астрофизического центра коллективного пользования Иркутского государственного университета станет крупнейшей в мире. Проект реализуется в международной коллаборации целого ряда ученых. В частности, партнерами выступают Физический институт Макса Планка в Мюнхене, Иркутский государственный университет, МГУ, Институт ядерных исследований РАН, МИФИ, Гамбургский университет и другие.