Три масштабных научных проекта, показавших успехи в 2021 году
Байкальский глубоководный нейтринный телескоп
В этом году состоялся торжественный пуск установки Baikal–GVD — байкальского глубоководного нейтринного телескопа. Мероприятие прошло под эгидой Года науки и технологий в России и празднования 65-летия образования Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ).
Телескоп расположен в Южной котловине озера Байкал на расстоянии 3,5 км от берега на глубине 750–1300 метров: это самое высокое сооружение в России — выше, чем Останкинская башня. Установка похожа на сеть или гирлянду из тросов, на которые нанизаны стеклянные шары-детекторы — оптические модули, регистрирующие излучение. Проект «Байкальский глубоководный нейтринный телескоп» будет развиваться и дальше — в его основе лежит модульная система, поэтому к установке можно добавлять новые кластеры и тем самым увеличивать мощность телескопа.
Главное предназначение Baikal–GVD — обнаруживать источники нейтрино сверхвысоких энергий, исследовать эволюции галактик и Вселенной. Применение такой установки будет способствовать развитию нейтринной астрономии и астрофизики. Ученые планируют с помощью телескопа регулярно проводить экспериментальные исследования в области нейтринной астрофизики высоких энергий, нейтринной астрономии, а также физики нейтрино.
«Создание нейтринного телескопа, который позволит вести исследование природного потока нейтрино высоких энергий (свыше 100 ТэВ), является основной целью Байкальского нейтринного проекта. Эффективный объем установки наращивается ежегодно, и по своему состоянию на 2021 год нейтринный телескоп Baikal-GVD уже является крупнейшим нейтринным телескопом Северного полушария. Его совместная работа с детектором IceCube (CША, Германия) в Антарктиде позволяет вести поиск источников нейтрино высоких энергий на всей небесной сфере», — рассказал руководитель эксперимента Baikal-GVD Григорий Домогацкий.
Сибирский кольцевой источник фотонов
Одним из крупнейших за последние десятилетия российских проектов в области научно-исследовательской инфраструктуры принято считать Сибирский кольцевой источник фотонов (СКИФ). Работа над ним ведется в рамках нацпроекта «Наука и университеты», который реализует Минобрнауки России, с целью развития современной отечественной сети источников синхротронного излучения нового поколения.
Проект и архитектурный облик центра коллективного пользования «СКИФ» разработал Центральный проектно-технологический институт Госкорпорации «Росатом».
«В 2021 году ЦПТИ получил положительное заключение Главгосэкспертизы на проектную документацию по объекту ЦКП «СКИФ». Это позволит приступить к следующим шагам реализации проекта «СКИФ» – разработке рабочей документации и началу основных строительно-монтажных работ на объекте капитального строительства», – сообщил генеральный директор АО «ЦПТИ» Михаил Тарасов.
СКИФ — проект класса «мегасайенс» с синхротроном поколения «4+» —строится в новосибирском наукограде Кольцово. Это большой научный центр из 27 корпусов, в их числе основные здания ускорительно-накопительного комплекса – здание инжектора, накопителя и экспериментальные станции. Все это будет оснащено инженерным и технологическим оборудованием, которое обеспечит выполнение научных исследований на пучках синхротронного излучения.
ЦКП «СКИФ» с рекордным на сегодняшний день эммитансом в 75 пм∙рад – с самым ярким и интенсивным пучком рентгеновского излучения – станет флагманом научных экспериментов не только в России, но и в мире.
При помощи этой установки можно будет изучать структуру различных органических и неорганических веществ, применяя полученные знания в материаловедении, фармакологии, генетике, биологии, геологии, геохимии, а также в квантовой химии.
«Цель, стоящая перед проектом Центра коллективного пользования СКИФ— предоставить ученым, в первую очередь российским, доступ к многообразию экспериментальных возможностей, которым обладает синхротронное излучение. Это позволит проводить передовые исследования с яркими и интенсивными пучками рентгеновского излучения во множестве областей. Также СКИФ поможет решать актуальные задачи инновационных и промышленных предприятий, занятых в сфере наукоемких технологий», — рассказали «Газете.Ru» в пресс-службе ЦКП «СКИФ».
Сейчас на строительной площадке идут подготовительные работы, проектируется и изготавливается оборудование ускорительного комплекса, формируется программа научных исследований.
«Кроме того, мы сотрудничаем с вузами, которые готовят специалистов как в области ускорительной техники, так и пользователей синхротронного излучения. Планируется, что уже весной 2022 года на площадке начнутся основные строительные работы», — добавили в пресс-службе.
Гатчинский реактор ПИК
Год науки и технологий в Национальном исследовательском центре «Курчатовский институт» ознаменовался завершением второго этапа энергетического пуска одного из крупнейших в мире источника нейтронов — реактора ПИК в Гатчине. Это событие стало знаменательным не только для российского научного сообщества, но и для ученых во всем мире.
Проект реактора ПИК создавался еще в начале 1970-х. Он был настолько удачен, что в дальнейшем его схема стала использоваться практически во всех пучковых реакторах с тяжеловодным отражателем в мире. Реакторный комплекс был на 70% готов, когда случилась авария на Чернобыльской АЭС. Из-за этого проект пришлось переработать на предмет безопасности и дожидаться международной экспертизы, но после распада СССР строительство фактически заморозили. К счастью, проекту придали новый импульс, когда Петербургский институт ядерной физики вошел в состав участников пилотного проекта по созданию НИЦ «Курчатовский институт».
ПИК представляет собой реактор водо-водяного типа, в котором обычная вода используется для отвода тепла, а «тяжелая» вода — для замедления ядерной реакции. Пучки нейтронов, вылетающие из зоны ядерной реакции, выводятся в специальные каналы различной конфигурации. Каждый из них — отдельная исследовательская станция, которые различаются набором оборудования и задачами. Пять станций уже действуют, остальные 20 построят к 2024 году.
Такой мощный источник нейтронов даст возможность осуществлять масштабные исследования в этом направлении не только российским ученым, но и их коллегам из других стран. Реактор ПИК — уникальный способ создания новых материалов и изучения свойств веществ.
В настоящее время к реализации проекта «Создание приборной базы реакторного комплекса ПИК» готов коллектив для эксплуатации станций, создана инженерная инфраструктура, наработаны механизмы взаимодействия со службами технической поддержки, — то есть создан научно-технический, а также технологический задел. Проект планируется завершить до конца 2024 года.