В день российской науки 8 февраля в НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ в Гатчине состоялось долгожданное не только для российского научного сообщества событие: завершился второй этап энергетического пуска одного из крупнейших в мире источника нейтронов — реактора ПИК.
Команда на пуск
Команду на пуск реактора дал президент России Владимир Путин в рамках заседания Совета при президенте по науке и высшему образованию. Глава государства, открывая заседание Совета, сказал об исключительной важности создания исследовательской инфраструктуры, в первую очередь, уникальных комплексов мегасайенс, к которому относится реактор ПИК. Он поздравил коллектив НИЦ «Курчатовский институт», отметив высокий профессионализм ученых института, и пожелал им дальнейшей успешной работы.
На площадке НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ непосредственно в момент пуска в пультовом зале присутствовали Михаил Ковальчук, президент НИЦ «Курчатовский институт» и Алексей Лихачёв, генеральный директор ГК «Росатом».
— Этот реакторный комплекс — уникальный инструмент для проведения самых передовых научных исследований, в то же время с его помощью мы надеемся совершить технологический прорыв в важнейших областях — таких, как новые материалы, энергетика, новые медицинские технологии и лекарства, сельское хозяйство, историческое материаловедение. Создание и запуск реакторного комплекса ПИК — это свидетельство высочайшего технологического уровня нашей страны, — сказал Михаил Ковальчук.
В свою очередь, ГК «Росатом» выступал генеральным подрядчиком строительства реактора ПИК, обеспечивая уникальной исследовательской мегаустановке высочайшую надежность и безопасность на уровне современных АЭС.
Михаил Ковальчук также подчеркнул: год российской науки открывается пуском реактора ПИК, а символически завершит его 25 декабря юбилей пуска первого в Евразии ядерного реактора Ф-1, который осуществил в далеком 1946 году Игорь Васильевич Курчатов на территории будущего института, ныне носящего его имя. Это был самый первый важнейший шаг, который дал старт советскому атомному проекту.
«Молекула» в сосновом лесу
С высоты птичьего полета реактор ПИК напоминает гигантскую молекулу, в центре которой расположено большое круглое здание, соединенное переходами с несколькими другими строениями разной высоты и формы. В наружном оформлении преобладают оранжевые, красные и серые тона. Со всех сторон реактор окружен высоким еловым лесом, случайно увидеть его не возможно. Охраняется территория как государственная граница, если не строже.
Видимая снаружи инфраструктура служит для обеспечения безопасности. В одном из вспомогательных зданий установлен суперкомпьютер и кабинеты ученых. Другие нужны для отвода тепла либо выполняют роль защиты от нештатных ситуаций самого разного рода. При этом собственно ядерная реакция протекает в объеме всего 50 л. Топливом для нее служит изотоп урана-235.
ПИК — реактор водо-водяного типа, где обычная вода используется для отвода тепла, а «тяжелая» вода — дейтерий — для замедления ядерной реакции. Вылетающие из зоны ядерной реакции пучки нейтронов выводятся в специальные каналы различной конфигурации, каждый из которых — отдельная исследовательская станция. Они различаются набором оборудования и задачами. Пять станций уже действуют, остальные 20 построят до 2024 года.
В нейтроноводном зале, куда Михаил Ковальчук привел на экскурсию членов Совета при президенте по науке и образованию, приготовлено оборудование для строительства новых станций.— Мы являемся преемниками создателей атомной отрасли и сегодня пуском ПИКа мы снова выходим на высшие научные мировые позиции, — отметил Михаил Ковальчук. — Наличие такого мощного источника нейтронов дает науке любой страны уникальный способ изучения свойств вещества и создания новых материалов.
Нейтрон нейтрону рознь
Из всего спектра излучаемых в ходе реакции нейтронов используются так называемые тепловые нейтроны, длина волны которых составляет 1,5–2 ангстрема. Это сопоставимо с размерами атомов и молекул и соответствует задачам по изучению микромира.
— Цена деления измерительного инструмента должна соответствовать размеру измеряемого объекта, — пояснил «Известиям» заместитель директора НИЦ «Курчатовский институт» ПИЯФ Владимир Воронин.
По его словам, позже специалисты будут использовать и нейтроны с меньшей длиной волны — для изучения строения ядра атомов. Также в планах — ввести в исследовательское поле холодные (с длиной волны 5–20 ангстрем) и ультрахолодные нейтроны. Первые подходят для изучения строения вещества и особенно интересны материаловедам. Ультрахолодные нейтроны с длиной волны в 1 тыс. ангстрем нужны для изучения свойств самих нейтронов.
— Энергия ультрахолодных нейтронов снижается настолько, что они теряют способность входить внутрь вещества, и их можно хранить в обыкновенной банке, — отметил Владимир Воронин.
ПИК позволит международным группам проводить исследования по различным направлениям, в которых используются нейтронные потоки: от изучения свойств нейтронов и реакторных антинейтрино до решения прикладных научных задач (например, изучения структуры и свойств материалов под облучением), отметил заместитель директора Института ядерной физики и технологий Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» Георгий Тихомиров.
— Появление столь мощного инструмента исследований позволит получать уникальные фундаментальные результаты в различных областях науки, в первую очередь физики, химии, материаловедения, биологии. На площадях реакторного комплекса будет расположено более 30 экспериментальных установок, которые составят базу Международного центра нейтронных исследований, — отметил начальник учебно-научного центра «Исследовательский ядерный реактор» Томского политехнического университета Артем Наймушин.
Первые шаги
Первыми начали работать станции, где нейтроны используются как объект изучения, так как мощность реактора ученые будут наращивать медленно. К 2024 году должны заработать все 25 исследовательских станций, сообщил Владимир Воронин, и реактор постепенно выйдет на полную мощность 100 МВатт.
Президент НИЦ «Курчатовский институт» Михаил Ковальчук и генеральный директор госкорпорации «Росатом» Алексей Лихачёв сравнили реактор ПИК с ребенком, который только начал ходить.
— Запуск реактора — это процесс. Вот ребенок родился, не держит голову, вот уже начал держать голову. Потом он садится, начинает вставать, встал — учится ходить. Примерно то же самое происходит и у нас с реактором ПИК, и любой другой мегаустановкой, — подчеркнул Михаил Ковальчук.
Алексей Лихачёв согласился с коллегой и уточнил, что сегодня «ребенок» побежал — то есть реактор начал жить энергетической жизнью.
— Побежал еще не со скоростью олимпийского чемпиона, но со скоростью участника олимпийского клуба, которому есть куда расти, — заметил Алексей Лихачёв.
Сегодняшний успешный пуск реактора ПИК является результатом плодотворной совместной работы академического сообщества, госкорпорации «Росатом» и, конечно, Курчатовского института, подчеркнул Михаил Ковальчук.
Справка «Известий»Проект реактора ПИК создавался в начале 1970-х годов, в период наибольшего расцвета реакторной науки и техники в мире, и особенно в СССР. Схема компоновки реактора, предложенная для реактора ПИК, была настолько удачна, что в дальнейшем стала использоваться практически во всех пучковых реакторах с тяжеловодным отражателем в мире.
К 1986-му, году аварии на Чернобыльской АЭС, готовность реакторного комплекса составляла почти 70%. После аварии проект был принципиально переработан на предмет безопасности, потребовалась новая экспертиза, которая заняла несколько лет. В 1992 году была проведена его международная экспертиза ведущими специалистами и руководителями исследовательских реакторов разных стран.
После распада СССР строительство было фактически заморожено. Ситуация кардинально изменилась, когда ФГБУ «ПИЯФ» был включен в состав участников пилотного проекта по созданию НИЦ «Курчатовский институт», и строительству был придан новый импульс, в феврале 2011 года был осуществлен физический пуск реактора на мощности до 100 Вт.
Реактор ПИК даст возможность осуществлять масштабные нейтронные исследования не только ученых России и стран СНГ, но и других зарубежных стран.
Аббревиатуру ПИК расшифровывают по-разному. Иногда — Пучковый Исследовательский Корпусной (реактор). Иногда — Пучковый Исследовательский Комплекс.