ГНУ "ОИЭЯИ-Сосны" НАН Беларуси | Лаборатория экспериментальных ядерно-физических исследований и экспертных анализов радиоактивных материалов (Лаборатория 13)

ГНУ "ОИЭЯИ-Сосны" НАН Беларуси

Лаборатория экспериментальных ядерно-физических исследований и экспертных анализов радиоактивных материалов (Лаборатория 13)

Контактная информация:

Заведующий лабораторией:

ЖУК Игорь Владимирович, кандидат технических наук

e-mail: zhuk@sosny.bas-net.by.

тел.: +375 (17) 3911822

факс: +375 (17) 3911335

История создания:

Лаборатория является одной из старейших лабораторий, созданной в 1962 г. по инициативе академика АН БССР А.К. Красина в составе отделения атомной энергетики (отделения А) Института тепло- и массообмена АН. Основной целью создания лаборатории являлось разработка критических стендов (реакторов нулевой или физической мощности) и проведение на них экспериментальных исследований по физике новых типов ядерных реакторов разного назначения, разрабатываемых в отделении «А» ИТМО АН БССР, а с 1965 г. в Институте ядерной энергетики АН БССР. Первоначальное название лаборатории – лаборатория критических сборок (позднее – лаборатория экспериментальных физических реакторов, лаборатория экспериментальной физики, с 1992 г. – лаборатория экспериментальных физических исследований Института проблем энергетики НАН Беларуси, с 2004 г. – лаборатория экспериментальных ядерно-физических исследований и экспертных анализов радиоактивных материалов). Руководитель лаборатории – с 1962 г. по июнь 2009 г. – кандидат технических наук, профессор О.И. Ярошевич, с июня 2009 г. по настоящее время – кандидат технических наук И.В. Жук. В 2002–2003 гг. в результате реорганизации лаборатории из лаборатории был выведен сектор экспериментальной физики и ядерной безопасности реакторных установок, которому были переданы все исследования по физике, проводимые на критических стендах.

Основные направления научных исследований:

  • физика высоких энергий,
  • разработка и усовершенствование ядерно-физических методов измерений ионизирующих излучений и методов контроля содержания техногенных и природных радионуклидов в различных объектах окружающей среды,
  • проведение экспертных анализов (идентификации радионуклидного состава и уровней активности) источников ионизирующих излучений, обнаруживаемых в незаконном обороте на территории Беларуси в рамках международной программы нераспространения ядерных материалов и глобальной инициативы по борьбе с ядерным терроризмом,
  • проведение широкомасштабного мониторинга радона в воздухе зданий в различных регионах Беларуси для оценки годовых эффективных эквивалентных доз облучения населения, обусловленных радоном и его дочерними продуктами распада, в обеспечение Закона Республики Беларусь «О радиационной безопасности населения».

Основные проекты, выполняемые в лаборатории:

- «Исследование особенностей электроядерного метода получения энергии и трансмутации радиоактивных отходов в системах, управляемых ускорителем: экспериментальное определение сечений деления тяжелых ядер частицами высоких энергий» в рамках ГПНИ «Энергетические системы, процессы и технологии»,
- «Проведение комплексных исследований природных источников ионизирующих излучений, обусловленных радоном-222. Оценка доз радиоактивного облучения населения Беларуси в различных регионах в обеспечение Закона Республики Беларусь «О радиационной безопасности населения» в рамках ГПНИ «Энергетические системы, процессы и технологии»,
- «Проведение х-гамма-спектрометрических измерений параметров радионуклидных источников медицинского и промышленного назначения»,
- «Расчетно-экспериментальное изучение распределений скоростей деления и спектральных индексов в подкритической урановой сборке КВИНТА» («Спектральные индексы»)»,
- «Составление радоновых карт и оценка дозы облучения населения радоном в Беларуси и Сербии»,
- «Расчетно-экспериментальное изучение параметров утечки нейтронов из подкритических установок, облучаемых пучками релятивистских частиц» («Параметры утечки нейтронов»),
- работы по идентификации источников ионизирующего излучения в рамках выполнения постановления Совета Министров Республики Беларусь от 30.04.2009 №560.

Важнейшие достижения (разработки):

- Создание в Беларуси современной экспериментальной базы для исследований по физике ядерных реакторов (критических стендов – реакторов физической мощности, измерительных установок, методик измерений и комплектов ядерного топлива с обога-щенным от 10% до 90% по урану-235), обеспечивающих измерения всех основных нейтронно-физических параметров реакторных систем различных типов и назначения.
- Исследованы нейтронно-физические характеристики более, чем 40 уран-водных, уран-гидридциркониевых, быстрых и быстро-резонансных активных зон, что позволило создать надежный экспериментальный тест для расчетных методов, математических программ и систем групповых констант, используемых при проектировании новых типов реакторов.
- Решена крупная научно-техническая проблема экспериментального обоснования физических характеристик энергетического реактора нового типа с гидридциркониевым замедлителем для передвижной АЭС «Памир-630-Д» на всех стадиях ее проектирования и создания опытных образцов ПАЭС.
- Впервые в мире исследованы физические характеристики новых перспективных реакторов с быстро-резонансным спектром нейтронов и вихревых реакторов с вращающейся активной зоной на специально созданных критических сборках.
- Разработаны и внедрены радиометрические установки и методики измерений для экспрессного контроля удельной и объемной активности в продуктах питания на сельхозрынках в первые годы после катастрофы на Чернобыльской АЭС.
- Разработан ряд инструментальных ядерно-физических методик определения содержания долгоживущих трансурановых элементов (америция-241 и радионуклидов плутония) в различных объектах окружающей среды (X-γ-спектрометрическая методика для контроля удельной активности Am-241 и изотопов плутония в почвах, донных отло-жениях, удельной активности и дисперсности аэрозольных горячих частиц на основе твердотельных трековых детекторов, метод альфа-радиографии, нейтронно-активационный метод и др.); создана аппаратурная база для реализации этих методик; проведены измерения в зоне отселения, в районах, прилегающих к зоне отселения и вокруг конкурентных площадок для строительства АЭС в Беларуси.
- Выполнен комплекс радиологических измерений по исходному (фоновому) радиоактивному загрязнению различных объектов окружающей среды (почв, донных отложений, основной зерновой и луговой сельхозпродукции, основных продуктов питания из рациона местных жителей, производимых на территориях внутри 30-км зоны от конкурентных площадок для размещения АЭС).
- Разработан ряд нормативных документов по требованиям и объемам исследований и изысканий при выборе пунктов и площадок при строительстве в Беларуси АЭС.
- Разработана методика измерений и исследованы значения эквивалентной равновесной объемной активности радона и его дочерних продуктов распада (ДПР) в воздухе зданий, почвенном воздухе и питьевой воде в потенциально радоноопасных территориях всех областей Беларуси с использованием интегральных пассивных радонометров на основе твердотельных трековых детекторов альфа-частиц; определены годовые эффективные дозы облучения населения, обусловленные радоном и его ДПР.
- Разработаны методики синтеза и рентген-гамма-спектрометрического анализа новой радионуклидной продукции медицинского, научного и промышленного назначения (совместно с ЗАО «Изотопные технологии»), использующиеся при паспортизации источников ионизирующих излучений, поставляемых на внутренний и внешний рынки.
- Разработаны методики исследований нейтронных полей в подкритических системах, управляемых ускорителями. Разработанные методики измерения абсолютных скоростей деления нуклидов могут быть применены в экспериментах на других ADS, имеющих различные конфигурации и материальный состав. Методики используются в настоящее время при исследованиях пространственно-энергетического распределения нейтронов в экспериментах по изучению трансмутации младших актинидов и долгожи-вущих продуктов деления, проводящихся как в Республике Беларусь (ОИЭЯИ-Сосны НАН Беларуси), так и за ее пределами (ОИЯИ, г. Дубна, Россия) в рамках государст-венных и международных исследовательских программ.
- Исследованы нейтронно-физические характеристики глубокоподкритических систем (свинцово графитовая сборка ГАММА-МД, уран-свинцовая подкритическая сборка «Энергия плюс трансмутация»), облучаемых пучками релятивистских частиц на ускорительном комплексе «Нуклотрон-М» (ОИЯИ, г. Дубна, РФ); подкритического стенда «Ялина», управляемого генератором нейтронов с энергией 2,7 и 14,1 МэВ. Полученные в результате проведенных исследований наборы экспериментальных величин предназначены для совершенствования константной базы модельных расчетов взаимодействия дейтронов и протонов с ядрами тяжелых элементов и будут способствовать более эффективной и рациональной разработке ADS на основе размножающих мишеней из тяжелых металлов.

Международное сотрудничесатво:

На основании Меморандума о взаимопонимании между Национальной академией наук Беларуси и проектом CLIC (Компактный линейный коллайдер, ЦЕРН (Швейцария)), сотрудники лаборатории участвуют в работе коллаборации CTF3 (CLIC Test Facility). В рамках данного проекта ведется разработка и тестирование технологий для создания линейного e-/e+ коллайдера для детального изучения и уточнения результатов открытий в области физики высоких энергий, сделанных на LHC (Большом адронном коллайдере БАК).

В рамках протокола о выполнении совместной научно-исследовательской работы между Объединенным институтом ядерных исследований (г. Дубна, РФ) и научным учреждением «ОИЭЯИ – Сосны» сотрудники лаборатории принимают участие в выполнении международного проекта «ЭНЕРГИЯ и ТРАНСМУТАЦИЯ» в рамках «Проблемно-тематического плана научно-исследовательских работ и международного сотрудничества ОИЯИ». Эксперименты проводятся в рамках широкой международной коллаборации (руководитель С.И. Тютюнников): ОИЯИ (г. Дубна, РФ), научное учреждение «ОИЭЯИ-Сосны», Научно-исследовательское учреждение «Институт ядерных проблем» Белорусского государственного университета» (г.Минск, Беларусь), ННЦ ХФТИ (г. Харьков, Украина), Исследовательский центр (Юлих, Германия), Университет имени Филиппса (Марбург, Германия), ИЯФ (Ржеж, Чехия), Университет имени Аристотеля (Салоники, Греция), Университет Сиднея (Сидней, Австралия), ИАЭ (Сверк, Польша), ФЭИ (Обнинск, РФ) и другие.

Сотрудники лаборатории, совместно с ГУ «Республиканский центр по гидрометеорологии, контролю радиоактивного загрязнения и мониторингу окружающей среды», в рамках программы научно-технического сотрудничества на 2016-2017 гг. между Республикой Беларусь и Республикой Сербия, в соответствии с приказом Государственного комитета по науке и технологиям, заключили договор №Х16СРБГ-005 от 20.07.2016 на выполнение научно-исследовательской работы между научным учреждением «ОИЭЯИ Сосны» и Белорусским республиканским фондом фундаментальных исследований. «Составление радоновых карт и оценка дозы облучения населения радоном в Беларуси и Сербии».

Перспективные работы:

Проведение широкомасштабного мониторинга радона в воздухе зданий в различных регионах Беларуси для оценки годовых эффективных эквивалентных доз облучения населения, обусловленных радоном и его дочерними продуктами распада. Построение карт радоноопасности территории с использованием ГИС–технологий.
Исследование особенностей электроядерного метода получения энергии и трансмутации радиоактивных отходов в системах, управляемых ускорителем.

Перечень важнейших публикаций за период 2014 – 2017 гг.:

Жук И.В., Гусак К.В., Бухал О.В., Сафронова А.А. и др. «Экспериментальное изучение сечений реакций расщепления тяжелых металлов дейтронами с энергией 2, 2.94 3.5 ГэВ/нуклон» // Письма в ЭЧАЯ, Т.13, №4(202). -2016. -С.737-745.

Мониторинг радона в Республике Беларусь / О.И. Ярошевич [и др.] // Радиоактивность после ядерных взрывов и аварий: последствия и пути преодоления: тез. докл. науч.-практ. конф., Обнинск, 19–21 апр. 2016 г. / ФГБУ «НПО «Тайфун». – Обнинск, 2016. – С. 40.

О.И. Ярошевич [и др.] // Эффективные дозы облучения населения Минской и Брестской областей, обусловленные радоном и дочерними продуктами его распада // Труды конференции VI Международной конференции «Ядерные технологии ХХI века» и Республиканском научном семинаре «Атомная энергетика, ядерные и радиационные технологии», 25—27 октября 2016, Научное учреждение «ОИЭЯИ-Сосны», Минский р-н, Республика Беларусь.

Киевец М.К., Жук И.В., Васильев В.И. и др. «Исследования содержания радона в подземной минеральной воде санаториев Беларуси / Сборник докладов Международной конференции “Ядерные технологии XXI века” и Республиканского научного семинара “Атомная энергетика, ядерные и радиационные технологии”, 25-28 октября 2016, Минский район. Беларусь. –2016. –с. 1-10.

О.В.Бухал, И.В.Жук [и др.]. Экспериментальное определение сечений реакций расщепления тяжелых ядер дейтронами высоких энергий. \ «Молодежь в науке-2014» \ Приложение к журналу «Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі», Ч.3, серия физ.тех наук, серия физ.-мат. наук, стр. 6 8.

К.В.Гусак, И.В.Жук [и др.]. Определение отношений средних сечений деления плутония-239, нептуния-237, тория-232 и урана-238 к среднему сечению деления урана-235 в нейтронном поле сборки КВИНТА. \ «Молодежь в науке-2014» \ Приложение к журналу «Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі», Ч.3, серия физ.тех наук, серия физ.-мат. наук, стр. 16 19.

А.К. Карабанов, А.В. Матвеев, Л.А. Чунихин, Д.Н. Дроздов, А.Л. Чеховский, И.В. Жук, О.И. Ярошевич, М.В. Конопелько. Радон и дочерние продукты его распада в воздухе зданий на территории Беларуси // Журнал «Природопользование», вып. №27, стр. 49–53.

О.И. Ярошевич, И.В. Жук, В.Т. Казазян и др. Исследования в областях физики ядерных реакторов и ионизирующих излучений в ОИЭЯИ-Сосны НАН Беларуси // Труды юбилейной конференции «50 лет ОИЭЯИ-Сосны» / Изд. дом «Вечерний Гомель-Медиа». – 2015.

А.К. Карабанов, Л.А. Чухинин, О.И. Ярошевич, И.В. Жук и др. Карта радонового риска Беларуси // Природные ресурсы. – 2015. № 2. – С. 73–78.

M.K. Kievets, I.V. Zhuk, A.N. Sosnin Fission rates of nuclides in the neutron field formed on the surface of a massive lead target irradiated with protons at energy of 5.0 GeV \ Radiation Measurements. –2015 –Vol. 72. –P. 81-84.

K. Husak, V. Bukhal, I. Zhuk [et al]. Nuclotron deuterons beam parameters measurements using SSNTD \\ Proceeding of the second International Beam Instrumentation Conference (IBIC-2013), Oxford, UK. P.299-302.

К.В.Гусак [и др.]. Исследование пространственно-энергетических распределений нейтронов в массивной урановой мишени при облучении дейтронами с энергией 1…8 ГэВ \\ Вопросы атомной науки и техники (ВАНТ) №6 (2013), стр.170 – 174.

S.R. Hashemi-Nezhad, I.Zhuk [et al]. The spatial distribution of thermal and epithermal neutrons in a graphite moderated spallation neutron field. Radiation Measurements. Vol. 67, August 2014, P. 15–23.

К.В.Гусак [и др.]. Измерение параметров пучка дейтронов в экспериментах с мишенной сборкой «КВИНТА» трековыми твёрдотельными детекторами. \\ Вопросы атомной науки и техники (ВАНТ) №3 (2014), стр.177 – 189.

О.И.Ярошевич, И.В.Жук [и др.]. К строительству АЭС в Беларуси. \\ Научно-практический журнал «Наука и инновации», №5 (135), 2014г., стр.69 – 72.
V. Bukhal, K. Husak, I. Zhuk [et al]. Experimental determination of heavy nuclei fission cross-sections under relativistic deuterons irradiation on the accelerator complex “Nuclotron” for purposes of transmutation and energy amplification. Proceedings of IPAC2014, Dresden, Germany.

О.И.Ярошевич, И.В.Жук [и др.]. Исследования в областях физики ядерных реакторов и ионизирующих излучений в ОИЭЯИ – Сосны. \\ Вести НАН Беларуси, сер. физ.-тех. наук, №3, 2014г.

О.И. Ярошевич, А.К. Карабанов, А.В. Матвеев, И.В. Жук, М.В. Конопелько, Л.Л. Василевский, Ж.А. Лукашевич Исследования в ОИЭЯИ-Сосны объемной активности радона-222 в воздухе зданий: итоги, проблемы, дальнейшие исследования. / IV Международная конференция «Ядерные технологии XXI века»: Республиканский научный семинар «Атомная энергетика, ядерные и радиационные технологии»: сборник докладов, г. Минск, 21-23 октября 2014 г. с.150-162.