Институт ядерной физики. Из обращение Президента АН КазССР К.А. Сатпаева в Совет Министров СССР и ЦК КПСС. «Огромное расширение производительных сил Казахстана. - презентация

1 Институт ядерной физики

2 Из обращение Президента АН КазССР К.А. Сатпаева в Совет Министров СССР и ЦК КПСС. «Огромное расширение производительных сил Казахстана требует соответствующего усиления науки в Казахстане и в первую очередь внедрения во все звенья промышленности, сельского хозяйства и здравоохранения последних достижений ядерной физики». 25 июля 1957 г. издано Постановление Президиума АН КазССР 14/4 о создании Института ядерной физики на базе Физико-технического института АН КазССР. Г. Д. Латышев – гг., первый директор Ж.С. Такибаев – гг. Ш.Ш. Ибрагимов – гг. А.К. Жетбаев – гг. К.К. Кадыржанов – гг. А.Ж. Тулеушев – гг. Э.Г. Батырбеков – гг. П.В. Чакров – 2012 г. – наст. время

3 Основные направления научно-производственной деятельности Фундаментальные и прикладные исследования в области: ядерной физики; физики твердого тела; физики атомных реакторов; физики ускорителей; радиоэкологии; ядерной и радиационной безопасности; радиохимии. Разработка ядерных и радиационных технологий в области: производства радиоизотопов; радиационной обработки материалов; ионно-плазменного синтеза покрытий; ЭПР-дозиметрии; анализа состава, структуры и свойств материалов; обращения с радиоактивными отходами..

4 Услуги оказываются в следующих областях: радиоэкологический мониторинг; обращение с источниками ионизирующих излучений; обращение с радиоактивными отходами; реабилитация радиоактивно нарушенных земель; радиационная стерилизация одноразовых медицинских изделий; анализ состава, структуры и свойств материалов; подготовка специалистов в области радиационной безопасности; подготовка и сертификация специалистов по неразрушающим методам контроля. Производятся: радиоизотопы; радиофармацевтические препараты; закрытые радиоактивные источники для промышленности и медицины; радиационно-сшитые полимерные материалы. В составе института 20 научно-исследовательских лабораторий и научно-технических центров с современным аналитическим и испытательным оборудованием. В ИЯФ работают около 700 человек, в том числе около 100 кандидатов и докторов наук.

5 Базовые установки института Атомный реактор ВВР-К гг. (максимальная плотность потока нейтронов – 1,1*10 14 н/см 2 c) Изохронный циклотрон У-150М гг. ( протоны с энергией 6-30 МэВ, альфа-частицы – МэВ) Электростатический ускоритель УКП г. (пучки тяжелых ионов; научные и прикладные исследования) Ускоритель электронов ЭЛВ г. (радиационная сшивка полимеров и радиационная стерилизация одноразовых медицинских изделий) Ускоритель тяжелых ионов ДЦ гг. (Li…Xe; A/Z = 6…12; энергия ускоренных ионов: 0,4…1,75 МэВ/нуклон; производство трековых мембран)

6 Лаборатория физики деления Направление исследований: изучение механизма формирования зарядовых, массовых и энергетических распределений осколков при делении ядер. В 1966 году была создана Лаборатория физики реакторов, позднее переименованная в Лабораторию физики деления. Возглавил лабораторию молодой кандидат физико-математических наук, ныне академик Республики Казахстан В.Н. Околович. Под руководством В.Н. Околовича в Лаборатории были разработаны и созданы высокочувствительные методики измерения для проведения экспериментальных исследований таких характеристик деления ядер как интегральные сечения деления, угловые и массово- энергетические распределения осколков деления, выходы запаздывающих нейтронов и др.

7 Деление ядра 235 U

8 Вынужденное деление на основе капельной модели ядра: Ядро (простейшая модель) представляется в виде сферы с электрическим зарядом, равномерно распределенным по всему объему. Когда ядро 235 U поглощает нейтрон, приобретенная энергия идет либо на возбуждение нуклонов сферического ядра либо на его деформацию (нуклоны не возбуждены). Ядро удлиняется до седловидной точки (сила отталкивания между зарядами в концах вытянутого ядра становится больше чем притягивающая ядерная сила). Ядро делится на два осколка. Механизм деления ядра

9

10 Факт В настоящее время, по данным МАГАТЭ, в мире насчитывается 441 реактор в 32 странах. Также ведется строительство еще 44 реакторов. ограниченность мировых запасов 235 U– основного топлива реакторов на тепловых нейтронах; не вполне удовлетворяющий общество уровень безопасности современных ядерных реакторов; наработка атомными электростанциями большого количества радиоактивных отходов в виде долгоживущих продуктов деления и техногенных трансуранов – минорных актинидов, обладающих высокой радиотоксичностью. Проблемы

11 Пути решения проблем Поиски новых технологических схем атомной энергетики и способов утилизации отходов Использовать в качестве топлива природный уран и торий. За счет мощных потоков быстрых нейтронов осуществлять трансмутацию (сжигание) долгоживущих радиоактивных продуктов деления и минорных актинидов, переводя их в короткоживущее или стабильное состояние посредством ядерных реакций.

12 Одно из направлений – разработка технологий получения энергии и уничтожения минорных актинидов на базе АДС (сокращение от Accelerator-Driven Systems) Государственные программы по развитию АДС приняты в США, Китае, Индии. Европа приступает к реализации проекта MYRRHA. НТС Госкорпорации «Росатом» рекомендовал включить это направление в свои планы научно-технического и инновационного развития.

13

14 Предпосылки необходимости дальнейших исследований в области физики деления Недостаточность экспериментальной информации в базах ядерных данных о характеристиках осколков деления нейтронами короткоживущих изотопов актиноидных ядер и практически ее полное отсутствие о высокоэнергетическом делении актинидов. Дальнейшее развитие базовых представлений современной ядерной физики

15 Лаборатория физики деления Еще в 70-е годы были начаты систематические широкомасштабные исследования массово-энергетических распределений осколков деления. Интерес к детальному исследованию распределений осколков по массам и энергиям вызван тем, что эти характеристики несут важную информацию о статических, динамических и диссипативных свойствах ядерного вещества. За это время была накоплена уникальная экспериментальная информация о массово-энергетических распределениях осколков деления ядер от 54 Xe до 108 Hs, тщательный анализ которой позволил существенно расширить и углубить представления о многих аспектах изучаемой реакции. Были выполнены детальные измерения при делении нагретых ядер- доактинидов от осмия 186 Os до астата 212 At. Подавляющая часть экспериментальных данных получена впервые. Более того, благодаря существенной модернизации методики спектрометрии парных осколков, впервые в мире удалось надежно установить, что при делении ядер в районе свинца наблюдается асимметричная компонента деления, и ее вклад в полный выход масс осколков составляет ~ 0,3%.

16 Исследования деления минорных актинидов AcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr Получены новые экспериментальные данные о массово энергетических распределениях осколков деления составных ядер 233 Pa, 234, 239 Np, 241 Am, 236 U, 237, 240, 242 Pu и 244 Cm при энергиях возбуждения делящихся ядер от 7 до 35 МэВ. Показана возможность простого описания массово-энергетических распределений осколков деления реакций в рамках гипотезы двух способов деления: симметричного и асимметричного, характеристики которых обладают простыми свойствами и слабо зависят от энергии протонов. Разработана систематика для расчета выходов осколков деления до и после эмиссии нейтронов из осколков в реакциях с нейтронами и протонами с кинетической энергией от 5 до 200 МэВ на ядрах-мишенях с Z = 90 ÷ 97 и A = 230 ÷ 250. Систематика реализована в виде программного кода PYF

17

18 Полученные результаты пополняют мировые базы ядерных данных и могут быть использованы для оценок накопления осколочной радиоактивности при делении минорных актинидов, наработанных в топливе. Кроме того, эти данные могут найти применение для проверки и уточнения параметров, используемых в реакторостроении, и для моделей расчета выходов продуктов деления. За время существования Лаборатории сотрудниками опубликовано свыше 400 научных работ, из них более 250 в ведущих научных журналах России и дальнего зарубежья, собравших более 1180 ссылок в мировой научной литературе, подготовлено 3 доктора и 15 кандидатов физико-математических наук.

19 Н-индекс науки Казахстана и его место в мировом "научном параде". Теоретическую основу библиометрии составляют представления о науке, как о саморазвивающейся системе, генерирующей новую информацию на основе уже существующей. Цитирование публикации, как элемента информационного пространства, рассматривается в качестве сигнала о наличии связи между элементами одного потока или элементами разных потоков. Таким образом, статистический анализ библиографических данных позволяет получать, пусть и неполную, но абсолютно объективную картину о состоянии системы и тенденциях ее развития. В настоящее время при проведении библиометрических исследований наиболее широко используются базы данных ISI Web of Knowledge (Thomson Reuters) и Scopus (Elsevier). Индекс Хирша или Н-index. Этот "индекс равен Н, если автор или коллектив авторов имеет Н научных публикаций, каждая их которых цитируется не менее, чем H раз"

20 К недостаткам следует отнести: трудности определения личного вклада конкретного соавтора; игнорирование значимости «великих» работ с большим числом цитирований, а также различий в традициях цитирования, принятых в разных отраслях науки. Н-индекс и место по этому показателю в мире, рассчитанные по количеству ссылок на работы в области физики и астрономии, опубликованные в гг. Место в мире СтранаН-индекс Место в мире Страна Н- индекс 1США (19) * 39911Канада 165 2Германия (6)24912Китай 144 3Великобритания (1)23113Израиль 139 4Япония (3)22814Швеция 133 5Франция (2)22015Польша 132 6Россия (3)19016Южная Корея 131 7Швейцария 18917Австрия 129 8Италия 18218Дания 125 9Нидерланды (2)16819Индия Испания 16620Австралия 123 * Курсивом отмечены страны, ученые которых удостаивались Нобелевской премии по физике в гг. В скобках – количество лауреатов.

21 . Н-индекс науки Казахстана: современное состояние 66 заявок, поданных резидентами Казахстана, обеспечивают ему место вблизи генеральной линии, что достаточно хорошо. Н-индекс Казахстана равен 36, что обеспечивает ему 116-е место в мире между Гватемалой и Барбадосом. При этом ожидаемое из генерального тренда значение Н-индекса составляет около 78, т.е. более чем в два раза больше. При нынешних затратах на науку Казахстан мог бы занимать не 116-е место, а где-нибудь 60-е.

22 Количество научных публикаций («А») и цитирований («Б») по всем областям науки за гг. Сложившаяся в Казахстане практика выделения средств на научные исследования слабо способствует проведению большого числа исследований, востребованных мировым научным сообществом.

23 По-видимому, значительная часть средств тратится на финансирование исследований, которые не заканчиваются публикациями в мировой печати и, тем самым, не оказывают влияния на состояние мировой науки. Или же результаты этих исследований не представляют интереса для мирового научного сообщества. Средства на фундаментальные исследования в Казахстане зачастую выделяются без учета мировой актуальности научных задач и квалификации научных коллективов, подтвержденной публикациями международного класса с заметным количеством цитирований. Эти обстоятельства не способствуют сохранению старых, имеющих сильные международные позиции, научных школ, а также формированию новых. Хотя давно известно, что научные школы и международные связи являются мощным инструментом повышения эффективности использования средств, выделяемых на науку. Последнее замечание можно дополнительно проиллюстрировать конкретным примером: По данным SCImago лидирующее по Н-индексу положение в Казахстане занимают: среди областей науки – физика и астрономия (Н-индекс 24, 73-е место в мире между Перу и Ливаном), а среди научных дисциплин – ядерная физика и физика высоких энергий (ЯФФВЭ) (53-е место между Гонконгом и Латвией). Данные по соответствующим показателям других стран представлены ниже.

24 Причина относительно высокой эффективности исследований в этой области заключается в том, что в Казахстане пока сохраняются остатки созданных еще в советское время научных школ, и, по мере возможностей, задействуется потенциал международного научного сотрудничества, в первую очередь, с Объединенным институтом ядерных исследований (Дубна, Россия), Германским электронным синхротроном DESY (Гамбург, Германия) и Европейским центром ядерных исследований ЦЕРН (Женева, Швейцария).

25 Спасибо за внимание !