Уникальный реакторный комплекс ПИК, проект которого реализуется в Гатчине Ленинградской области, превзойдет все мировые нейтронные источники. Конкуренцию будущему комплексу пока еще составляет институт Лауэ-Ланжевена в Гренобле, Франция. Но этот исследовательский центр останавливает свою работу в следующем году. Очевидно, его преемником станет международный комплекс ПИК в России.

По информации Ростендера, проект готовят по заказу Петербургского института ядерной физики имени Б. П. Константинова (ПИЯФ), входящего в состав Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» (НИЦ «Курчатовский институт»). Известно, что максимальная стоимость контракта с проектировщиком объекта составит 488 млн рублей из федерального бюджета. Ростендер также сообщил, что на создание приборной базы реакторного комплекса ПИК из государственной казны выделено почти 9 млрд рублей.

Реактор ПИК – один проектов, осуществляемых в рамках национального проекта «Наука». Он предназначен для изучения нейтронов, нейтронного излучения, объектов микромира, а также для других фундаментальных и прикладных научных исследований. Приборную базу предполагается ввести в эксплуатацию в 2025 году.

Как сообщили в НИЦ «Курчатовский институт» – ПИЯФ, изначально установки класса «мегасайенс» создавались в рамках работ по советскому атомному проекту. Затем они превратились в базу для развития фундаментальных наук. В 1950‑1980‑е годы отечественная наука была одним из мировых лидеров по созданию ускорительно-накопительных комплексов, нейтронных источников и токамаков. Именно благодаря этим успехам российские ученые имеют сегодня возможность активно участвовать в крупнейших международных мегапроектах, а также развивать меганауку у нас в стране.

– Проект высокопоточного пучкового исследовательского реактора ПИК – один из примеров продолжения развития меганауки и строительства новых мегаустановок у нас в стране, – пояснили в НИЦ «Курчатовский институт». – Реактор ПИК отличается от большинства аналогичных зарубежных проектов увеличенными нейтронными потоками в отражателе, наличием нейтронной ловушки с очень высоким потоком и возможностью облучения материалов в активной зоне. В состав ПИК после полного введения его в эксплуатацию кроме самого реактора войдут несколько десятков экспериментальных установок, обеспечивающих российским и зарубежным ученым уникальные возможности для проведения фундаментальных и прикладных исследований в самых разных областях знаний. Проект «Создание приборной базы реакторного комплекса «ПИК», рассчитанный до 2024 года, предусматривает создание до 20 нейтронных приборных комплексов в качестве основных приборов. В целом реактор ПИК может обеспечить одновременную работу до 40‑50 экспериментальных станций.

Площадка в Гатчине выбрана не случайно. Дело в том, что по своим параметрам и экспериментальным возможностям реактор ПИК превосходит все действующие мировые исследовательские реакторы. Исторически НИЦ «Курчатовский институт» и непосредственно НИЦ «Курчатовский институт» – ПИЯФ является лидером нейтронных исследований в России. Школа нейтронных исследований мирового уровня формировалась в нескольких отечественных научных центрах – Курчатовском институте, Дубне. В Гатчине исследовательский реактор ВВР-М был запущен в конце 1959 года. Немаловажна также близость Санкт-Петербурга, удобная инфраструктура, наличие в НИЦ «Курчатовский институт» – ПИЯФ целого ряда научных лабораторий смежной направленности – все это дает возможность решать научные задачи как в физике конденсированного вещества и молекулярной биологии, так и в физике частиц и фундаментальных взаимодействий для исследований холодных и ультрахолодных нейтронов и ядерной спектроскопии, медицины, материаловедения, нанобио­технологий. Стоит отметить, что по своим возможностям реактор ПИК превосходит все существующие и строящиеся нейтронные источники. Ближайший конкурент – международный институт Лауэ-Ланжевена, расположенный в Гренобле, Франция, исследовательский реактор которого по ряду причин останавливает свою работу в середине 2020-х годов. В результате Международный центр нейтронных исследований (МЦНИ) на основе высокопоточного реактора ПИК останется единственным нейтронным источником такого уровня во всем европейском ландшафте. Строящийся в Лунд (Швеция) импульсный источник нейтронов ESS на основе испарительно-скалывающей реакции основан на других принципах получения нейтронов и является комплементарным по своим возможностям. Поэтому в ближайшее десятилетие установка ПИК будет лучшей в Европе в своем классе.

Мировая научная элита в ближайшем будущем ожидает серьезный дефицит нейтронных источников в связи с планируемым закрытием реактора института Лауэ-Ланжевена. Поэтому европейское и мировое нейтронное сообщество с большой заинтересованностью ожидает начала исследований на реакторе ПИК.

Энергетический пуск реактора ПИК осуществляется постепенно, по ступенчатой программе. Нужно понимать, что энергопуск реактора – необходимое, но недостаточное условие для проведения научных исследований. В настоящее время ведется подготовка инфраструктуры экспериментов (источников холодных и горячих нейтронов, научных станций, системы транспортировки нейтронов и другого оборудования).

Первая фаза будет закончена в следующем году, когда в соответствии с указом Президента РФ будут запущены первые пять установок для проведения нейтронных исследований. Однако полномасштабное начало проведения экспериментов и начало пользовательской программы планируется на 2022 год после ввода в эксплуатацию первого источника холодных нейтронов и нейтроноводной системы.

Первым шагом на пути создания Международного центра нейтронных исследований стало соглашение с Обществом Гельм­гольца (Германия) о размещении в нейтроноводном зале реакторного комплекса ПИК станций из Научного центра ГКСС (Геестхахт) для исследований в области физики конденсированного состояния и материаловедения. В настоящее время готовится межправительственное соглашение между Россией и Германией о вхождении последней в МЦНИ на базе реактора ПИК. Когда это произойдет, Германия как локомотив всей европейской высокотехнологичной науки и техники потянет за собой многие страны Европы, научные центры которых неоднократно выражали свое желание включиться в проект создания МЦНИ на базе реактора ПИК.

Реактор ПИК – источник нейтронов для проведения экспериментов на выведенных пучках. Нейтрон представляет собой мощное средство изучения вещества и фундаментальных взаимодействий. В наши дни наиболее широкое использование нейтронов связано с исследованием вещества в конденсированном состоянии (твердые тела, жидкости, полимеры, биологические объекты). Для понимания на микроскопическом уровне свойств вещества в конденсированном состоянии необходимо, в первую очередь, ответить на вопрос, как организованы элементы, составляющие твердые тела и жидкости. Ответ на этот вопрос заключается в определении атомно-молекулярной структуры, для чего используют дифракцию излучения, длина волны которого сравнима с межатомными расстояниями. Большим преимуществом нейтрона при изучении конденсированных сред является присущее ему взаимодействие с магнитными моментами атомов. Использование магнитного рассеяния нейтронов с применением поляризованных пучков в настоящее время служит основным источником знаний о магнитных структурах. Многофункциональность Международного центра нейтронных исследований ПИК состоит в проведении взаимодополняющих исследований по физике, химии, биологии, науках о Земле, материаловедении, технологического контроля изделий, работ по развитию технологий микро- и наноэлектроники, производству изотопов, элементному анализу образцов и изделий, для медицинских целей. Парк экспериментальных станций МЦНИ ПИК будет обладать широким спектром нейтронографических методик, таких, как дифрактометрия, спектрометрия, рефлектометрия и малоугловое рассеяние, а также станции для физики частиц, фундаментальных взаимодействий и ядерной спектроскопии.