Александр Александрович Кузнецов
2 декабря еженедельная газета научного сообщества «Поиск» опубликовала итоги конкурса 2017 года на право получения гранта Президента РФ для государственной поддержки молодых российских учёных – кандидатов наук (Конкурс МК-2017). Одним из победителей стал Кузнецов Александр Александрович, старший научный сотрудник отдела электромагнитных процессов и взаимодействий атомных ядер НИИЯФ МГУ, с проектом «Экспериментальное исследование образования нейтроноизбыточных ядер в результате реакции фотоделения ядер актинидов в области энергий возбуждения до 20 МэВ».
Проект посвящен экспериментальному исследованию деления актинидов под действием пучка тормозных фотонов в области энергий гигантского дипольного резонанса. Тема проекта затрагивает одну из важных проблем современной ядерной физики – вопрос о механизме формирования массовых распределений осколков деления. Для этого в работе измеряются зависимости асимметрии массового распределения и различных мод фотоделения от энергии возбуждения делящегося ядра.
Ранее научной группой на основе экспериментов, проведенных на микротроне РТМ-70 при энергии электронов 19.5, 29.1, 48.3 и 67.7 МэВ, и данных десяти других работ, была получена температурно-энергетическая зависимость вклада различных мод асимметричного и симметричного деления 238U в полный выход осколков деления. Эти данные были включены в кандидатскую диссертацию Кузнецова А., тема гранта является дальнейшим развитием этих работ.
Зависимость вклада мод асимметричного STI, STII и симметричного SL деления в полный выход осколков для фотоделения 238U и деления 235U под действием нейтронов от средней энергии возбуждения делящегося ядра.
Александр Кузнецов дал интервью, рассказав подробнее о своей научной работе.
- Александр Александрович, я поздравляю Вас с победой. Как Вы планируете использовать грант?
- Основная часть гранта пойдет на участие в конференциях и на закупку материалов - мишеней, плюс небольшая часть пойдет на премии для молодых сотрудников, ведь со мной работают студенты, а я их обязательно включаю в гранты.
- Сколько студентов и с каких курсов?
- Десять человек, от второкурсников до выпускников. Очень важно, чтобы они участвовали в конференциях, но выделять деньги для оплаты их участия довольно сложно, поэтому я включаю их в гранты.
- Где проводились эксперименты и что можете сказать о состоянии установок?
- Сами эксперименты проводились в НИИЯФ МГУ, в 19-ом корпусе, на электронном ускорителе РТМ-70, разработанном сотрудниками НИИЯФ МГУ. Современные эксперименты будут проводиться на новом электронном ускорителе: разрезном микротроне РТМ-55. На этом ускорителе можно получать на порядок больший средний ток электронов, чем на РТМ-70, что позволяет с большой эффективностью нарабатывать короткоживущие изотопы за небольшое время облучения.
Разрезной микротрон РТМ-55
Идентификация продуктов деления основывается на измерении спектров остаточной активности на гамма-спектрометрической установке из сверхчистого германия. Усовершенствованная методика позволит нам получить гораздо больше экспериментальной информации, чем в предыдущем эксперименте. Можно будет изучать образование нейтроноизбыточных изотопов с периодом полураспада от, примерно, 10 секунд, что на старой установке было невозможно.
В НИИЯФ есть целый комплекс современных электронных ускорителей, что позволяет решать не только фундаментальные, но большой спектр прикладных задач. Постоянно ведется разработка, и вводятся в строй новые ускорители. В этом есть большое преимущество для наших работ, весь цикл исследований от облучения до обработки данных можно проводить непосредственно в НИИЯФ.
- Расскажите о предназначении исследования.
- Основная цель заключается в получении новой экспериментальной информации о фотоделении 238U и 232Th. Будут измерены абсолютные выходы и интегральные сечения реакции фотоделения 238U и 232Th при средней энергии возбуждения ядра до 20 МэВ, и получено оцененное сечение фотоделения 238U и 232Th.
Кроме того, гамма-активационная методика позволяет надежно определять выходы отдельных продуктов деления. В результате будут измерены выходы и сечения образования около 60 различных нейтроноизбыточных ядер, образующихся в результате деления, в зависимости от средней энергии возбуждения ядра.
Эти данные нужны, прежде всего, для решения прикладных задач, таких как разработка технологии трансмутации отработанного ядерного топлива с использованием ускорителей, создание высокоинтенсивных импульсных источников быстрых нейтронов на основе электронных ускорителей, в проектах подкритичных ядерных реакторов ADS, для получения интенсивных пучков радиоактивных ядер и при наработке медицинских изотопов.
Для решения фундаментальных задач исследования необходимы такие характеристики продуктов деления как массовые и зарядовые распределения, которые такжебудут получены в результате работы. Будет проведена оценка поведения отдельных мод симметричного и несимметричного деления, что позволит оценить функцию затухания оболочечных эффектов. Свойства нейтроноизбыточных ядер, а также сечение их образования и вероятности последовательных распадов ядер-изобар необходимы также при расчетах r-процесса звездного нуклеосинтеза.
- Расскажите подробнее о медицинском предназначении.
- Среди нейтроноизбыточных ядер есть медицинские изотопы, например, изотоп технеций 99-ый в метастабильном состоянии (99mTc), который применяется в 80% сцинтиграфических процедурах по всему миру. Традиционно этот изотоп получают на исследовательских реакторах нейтронов. До 2010 года 75% 99mTc нарабатывалось на двух реакторах (Канада, Нидерланды) с использованием высокообогащённого урана.
С 2018 года планируется остановка реактора NRU (The National Research Universal reactor) в Канаде. Кроме этого использование высокообогащённого урана влечет опасность нераспространения. Поэтому сейчас активно ведутся исследования по получению 99Mo/99mTc альтернативными способами. Одним из альтернативных способов наработки 99mTc является его получение в результате реакции фотоделения 238U или фотоядерных реакций на изотопах молибдена. В нашем отделе ведутся исследования этих двух альтернативных методов получения медицинского изотопа технеция 99mTc.
- Что Вы можете посоветовать коллегам и студентам?
- Обязательно надо участвовать в конкурсах. С первого раза очень трудно получить грант, такое случается крайне редко. Я знаю много людей, которые выигрывали грант только после нескольких попыток, это абсолютно нормально. Так что, дерзайте!
Ссылки на работы:
B.S. Ishkhanov , A.A. Kuznetsov, ”238U photofission in the energy region of the giant dipole resonance, ” Phys. Atom. Nuclei 77, 824 (2014) doi:10.1134/S1063778814070084
S.S. Belyshev, B.S. Ishkhanov, A.A. Kuznetsov, K.A. Stopani, ”Mass yield distributions and fission modes in photofission of 238U below 20 MeV, ” Phys. Rev. C 91, 034603 (2015) DOI: 10.1103/PhysRevC.91.034603
Примечание:
13 декабря 2013 года Александр Кузнецов защитил диссертационную работу на тему «Распределение масс осколков деления 238U в области энергий гигантского дипольного резонанса».
Целью данной работы являлось измерение выходов осколков фотоделения 238U в области энергий гигантского дипольного резонанса и исследование характеристик массового распределения осколков фотоделения в зависимости от средней энергии возбуждения ядра 238U.
С диссертациями А.А. Кузнецова можно ознакомиться в библиотеке НИИЯФ МГУ по адресу: Россия, Москва, микрорайон Ленинские Горы, д. 1, стр. 2. Авторефераты можно найти на официальном сайте НИИЯФ МГУ. В частности, автореферат А.А. Кузнецова находится по адресу: www.sinp.msu.ru/ru/system/files/autoreferats/kuznecov_avtoref.pdf