Российские физики разрабатывают детектор для выявления оружейного плутония
Российские ученые уже в этом году должны приступить к испытанию прибора, который позволит проводить независимый контроль работы ядерного реактора. Это крайне важно для проверок, которые ведет Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ). Ведь такой прибор позволит сравнивать полученную им информацию с той, что предоставляют в МАГАТЭ правительства стран, где работает ядерная установка. Ученые особо подчеркивают, что созданный ими детектор в принципе невозможно обмануть. Не помогут никакие ухищрения, фальсификации, искусственные барьеры и т. д.
Дело в том, что слежку за реактором будет вести нейтрино (итальянское neutrino - нейтрончик, уменьшительное от нейтрон). Эта частица обладает рядом уникальных свойств. Она была предсказана в 1930 году швейцарским физиком Вольфгангом Паули. Нейтрино не имеет заряда, ее масса покоя очень мала и она очень слабо взаимодействует с веществом. Поэтому сам Паули считал, что нейтрино никогда не удастся обнаружить, что ее удел - навсегда остаться в формулах. Понадобилось почти 25 лет, чтобы ученые все же нашли способ поймать эту частицу. И это было только начало. Появилось целое направление в науке - нейтринная физика, сделавшая немало важнейших фундаментальных открытий.
А в конце XX века физики Курчатовского института предложили практическое применение нейтрино. Они показали, что с помощью этих частиц можно диагностировать работу ядерных реакторов. С тех пор в ведущих лабораториях мира пытаются создать такие системы слежения. Оказалось, что это очень непростая задача.
- Сам принцип нейтринного контроля давно известен ученым , - рассказал корреспонденту "РГ" директор Лаборатории ядерных проблем Объединенного института ядерных исследований, доктор физико-математических наук Александр Ольшевский. - Поток нейтрино, вылетающий из реактора, позволяет судить о его нынешнем состоянии: в каком режиме, на какой мощности он работает, какой изотопный состав его топлива, в частности, сколько наработано плутония. Если непрерывно и очень точно измерять этого нейтринный поток, то можно увидеть всю историю цикла работы реактора - от загрузки нового топлива до выгрузки отработанного. То есть контролеры получат на реактор полное и предельное открытое досье. Спорить с этими данными, что-то опровергать не возьмется ни один специалист.
Но от принципа действия до конкретного проекта и его реального воплощения оказалась огромная дистанция. Дело в том, что регистрировать нейтрино крайне сложно. Классический детектор имеет большой объем жидкого сцинтиллятора, содержащего, как правило, вещества на основе горючих жидкостей. (Сцинтиллятор излучает свет при поглощении излучения). Для научных экспериментов это вполне приемлемо, однако не годится для контроля реакторов. Ведь, чтобы обеспечить точность измерений, детектор надо расположить как можно ближе к реактору. А страна, за чьим реактором будет установлен независимый контроль, должна добровольно на него согласиться. Отказ будет означать, что на ректоре что-то "нечисто". Там что-то хотят скрыть. Детектор с воспламеняющимися жидкостями в непосредственной близости от реактора - прекрасный повод отказать в такой проверке. Словом, технология создания эффективной и безопасной системы контроля за ядерными установками стала основным камнем преткновения.
- Нам удалось совместно с учеными Института теоретической и экспериментальной физики (ныне входящего в состав НИЦ "Курчатовский институт") создать твердотельный детектор на основе пластических сцинтилляторов, - говорит Александр Ольшевский, - и на небольшой установке показать, что он способен ловить нейтрино не менее эффективно, чем прибор с жидким сцинтиллятором. На основе этого опыта, уже в этом году должен быть построен реальный детектор размером с кубический метр. В целом вся система контроля будет весить около 13 тонн. Она позволит вести мониторинг, позволяющий сдерживать распространение ядерного оружия.
Справка "РГ"
Нейтрино - нейтральная элементарная частица - очень слабо взаимодействуют с веществом. Каждую секунду сквозь Землю проходит около 6 1010/см[2] нейтрино, испущенных Солнцем. Однако никакого воздействия, например, на тело человека они не оказывают. В 2011 году нейтрино "взорвало" научный мир. Тогда группа ученых объявила, что нейтрино превысили скорость света. Под сомнение был поставлен основной постулат современной физики. За месяц появилось почти 100 статей, объясняющих феномен. Однако вскоре возмутители спокойствия заявили об ошибке в эксперименте.
Юрий Медведев