РЭД-100, или как предотвратить второй Чернобыль

Знаете, где была создана установка, способная улавливать нейтринное излучение и космические лучи, контролировать ядерную безопасность, предотвращать катастрофы на АЭС, изучать процессы внутри Солнца и Галактики?

Да, в НИЯУ МИФИ! Речь идет о главном объекте в лаборатории экспериментальной ядерной физики нашего вуза – российском эмиссионном детекторе для регистрации нейтрино (РЭД-100).

Прибор был создан специалистами нашего университета во главе с выпускником МИФИ, профессором университета штата Теннесси, научным сотрудником Окриджской национальной лаборатории (США) Юрием Валентиновичем Ефременко на деньги правительственного мегагранта 2011 года.

Сперва будет присказка, а сказка еще впереди, поэтому давайте разберемся, на чем основана работа нового детектора.

В основе работы детектора лежит эффект когерентного рассеяния нейтрино на тяжелых атомных ядрах. Детектор регистрирует нейтрино – элементарные частицы с очень маленькой массой, практически не взаимодействующие с веществом. Эти частицы в большом количестве образуются при ядерных реакциях.

Сам процесс упругого когерентного рассеяния нейтрино на атомном ядре был предсказан давно, еще в 1974 году, практически одновременно советскими (Копелиович В.Б. и Франкфурт Л.Л.) [1] и американским (Фридман Д. З.) [2] учёными, а впервые обнаружен коллаборацией COHERENT только в 2017 году при помощи детектора CsI[Na].

Фридман заметил, что в некоторых случаях нейтрино должно взаимодействовать сразу со всем ядром, при этом энергия нейтрино сохраняется — взаимодействие упругое.

Теперь о самом детекторе

Устройство детектора

РЭД-100 — большой комплекс оборудования, регистрирующий нейтрино новым способом. Начинка детектора — это комбинация титана, меди, тефлоновых деталей, тонких сеток, низкофоновых фотоэлектронных умножителей. Все это позволяет наблюдать события, происходящие в объеме жидкого ксенона и регистрировать сигналы даже от одного электрона!

Научная значимость

Ученые проверяют стандартную модель, правильно ли она описывает взаимодействие нейтрино с тяжелыми ядрами. Также появляется возможность создавать мобильные приборы для контроля за ядерными устройствами.

Чем интересен РЭД-100 для людей, не занимающихся наукой

Нейтрино обладает высокой проникающей способностью и легко проходит через бетонную защиту и оборудование атомных электростанций. Нейтринный детектор позволяет контролировать процессы, происходящие в активной зоне ядерного реактора, и тем самым повысить безопасность атомной энергетики, что поможет предотвращать катастрофы, подобные Фукусиме или Чернобылю, а также следить за нераспространением ядерного оружия [3].

Автор благодарит Александра Ивановича Болоздыню за подробные ответы на вопросы и Алексея Шакирова за консультацию.

Литературные источники:

[1] Копелиович В. Б., Франкфурт Л.Л. Письма в ЖЭТФ 19 236 (1974);

[2] Freedman D Z Phys. Rev. D 9 1389 (1974);

[3] Журнал "Коммерсантъ Наука" №55 от 28.11.2019, стр. 22.



Автор: Богдан Лавров.

Оригинал: Студенческое научное общество НИЯУ МИФИ.