Старший научный сотрудник Лаборатории ядерных проблем Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне Сергей Доля разработал принципиально новый метод получения нейтронов — частиц, которые невидимы, но крайне важны для науки и промышленности. Его идея — создать импульсный нейтронный генератор, который не излучает радиацию, когда выключен, и при этом служит долго.
Сегодня большинство компактных нейтронных генераторов работают за счет реакции между дейтерием и тритием — двумя изотопами водорода. Проблема в том, что тритий радиоактивен: он распадается сам по себе, даже когда прибор не работает. Его «срок годности» — всего 12,5 лет, после чего источник нужно заменять. Кроме того, такие устройства опасны при хранении и требуют строгого контроля.
Сергей Доля предложил заменить готовый тритий на дейтерид лития-6 — безопасное вещество, из которого тритий образуется только в момент работы генератора. Как это происходит? Два небольших кусочка этого материала разгоняются навстречу друг другу (например, с помощью лазера — метод называется абляционным ускорением). При столкновении внутри них возникает ядерная реакция, в ходе которой образуется тритий, который тут же вступает в реакцию с дейтерием — и вылетают нейтроны.
Главное преимущество: когда генератор выключен — радиации нет. Это делает устройство гораздо безопаснее для лабораторий, больниц и даже мобильных установок.
Хотя такие нейтроны будут чуть менее энергичными (около 2–4 МэВ вместо 14 МэВ), этого достаточно для большинства прикладных задач — ведь перед использованием их все равно замедляют до так называемых «холодных» или «ультрахолодных» состояний, чтобы они могли «видеть» мельчайшие структуры в материалах.
Где на практике нужны нейтроны?
Нейтроны — как микроскопы для невидимого мира. Их применяют:
- в медицине — для разработки новых лекарств и изучения белков;
- в археологии — чтобы без разрушения исследовать состав древних артефактов и картин;
- в экологии — для анализа загрязненности почвы и воды;
- в промышленности — чтобы находить микротрещины в мостах, самолётах и реакторах;
- в науке — для изучения новых материалов, включая графен, сверхпроводники и квантовые структуры.
Сегодня очередь на использование крупнейшего в России исследовательского реактора ИБР-2 в Дубне расписана на месяцы вперед. Новые компактные и безопасные источники нейтронов помогут снять эту нагрузку и сделать технологии доступнее.
Изобретение уже запатентовано: патент выдан ОИЯИ 15 октября 2025 года.
Ранее REGIONS сообщал, что новые элементы таблицы Менделеева готовят к открытию в Дубне.