Институт ядерной физики

Институт ядерной физики

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 – 1958-1965 гг., первый директор
 Ж.С. Такибаев – 1965-1970 гг.
 Ш.Ш. Ибрагимов – 1970-1987 гг.
 А.К. Жетбаев – 1987-1997 гг.
 К.К. Кадыржанов – 1997-2007 гг.
 А.Ж. Тулеушев – 2007-2011 гг.
 Э.Г. Батырбеков – 2011-2012 гг.
 П.В. Чакров – 2012 г. – наст. время

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.









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.
Базовые установки института

Атомный реактор ВВР-К
1961-1967 гг.
(максимальная плотность потока нейтронов – 1,1*1014 н/см2c)

Изохронный циклотрон У-150М
1963-1965 гг.
( протоны с энергией 6-30 МэВ, альфа-частицы – 25-50 МэВ)

Электростатический ускоритель УКП-2-1
1967 г.
(пучки тяжелых ионов; научные и прикладные исследования)

Ускоритель электронов ЭЛВ-4
1993 г.
(радиационная сшивка полимеров и радиационная стерилизация
одноразовых медицинских изделий)

Ускоритель тяжелых ионов ДЦ-60
2004-2007 гг.
(Li…Xe; A/Z = 6…12; энергия ускоренных ионов: 0,4…1,75 МэВ/нуклон;
производство трековых мембран)
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 массовоэнергетические распределения осколков деления, выходы
запаздывающих нейтронов и др.

Деление ядра 235U
Механизм деления ядра
Вынужденное деление на основе капельной модели ядра:
• Ядро (простейшая модель) представляется в виде сферы с электрическим
зарядом, равномерно распределенным по всему объему.
• Когда ядро 235U 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.
Факт

В настоящее время, по данным МАГАТЭ, в мире
насчитывается 441 реактор в 32 странах. Также ведется
строительство еще 44 реакторов.
Проблемы



ограниченность мировых запасов 235U– основного топлива
реакторов на тепловых нейтронах;
не
вполне
удовлетворяющий
общество
безопасности современных ядерных реакторов;
уровень
наработка
атомными
электростанциями
большого
количества радиоактивных отходов в виде долгоживущих
продуктов деления и техногенных трансуранов –
минорных
актинидов,
обладающих
высокой
радиотоксичностью.
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.
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.
Предпосылки необходимости
дальнейших исследований в области
физики деления


Недостаточность экспериментальной
информации в базах ядерных данных о
характеристиках осколков деления
нейтронами короткоживущих изотопов
актинидных ядер и практически ее полное
отсутствие о высокоэнергетическом
делении актинидов.
Дальнейшее развитие базовых представлений
современной ядерной физики
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 54Xe до 108Hs, тщательный
анализ которой позволил существенно расширить и углубить
представления о многих аспектах изучаемой реакции.
Были выполнены детальные измерения при делении нагретых ядердоактинидов от осмия 186Os до астата 212At. 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%.
Исследования деления минорных актинидов
Ac



Th
Pa
U
Np
Pu
Am Cm
Bk
Cf
Es
Fm Md
No
Lr
Получены новые экспериментальные данные о массово − энергетических
распределениях осколков деления составных ядер 233Pa, 234, 239 Np, 241Am,
236U, 237, 240, 242Pu и 244Cm 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
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.
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"

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 1996-2008 гг.
Место
в мире
Страна
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
США (19)*
Германия (6)
Великобритания (1)
Япония (3)
Франция (2)
Россия (3)
Швейцария
Италия
Нидерланды (2)
Испания
Н-индекс Место в
мире
399
249
231
228
220
190
189
182
168
166
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Страна
Канада
Китай
Израиль
Швеция
Польша
Южная Корея
Австрия
Дания
Индия
Австралия
* Курсивом отмечены страны, ученые которых удостаивались Нобелевской премии по
физике в 1996-2008 гг. В скобках – количество лауреатов.
Ниндекс
165
144
139
133
132
131
129
125
124
123
. 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.
Количество научных публикаций («А») и цитирований («Б») по всем
областям науки за 1996-2008 гг.
Сложившаяся в Казахстане практика выделения средств на научные исследования
слабо способствует проведению большого числа исследований, востребованных
мировым научным сообществом.
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.
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).
Спасибо за внимание!