Радиационный комплекс на базе линейного ускорителя электронов ЛУЭ-8-5 ИЯИ РАН
- Уникальная научная установка ИЯИ РАН

Электрофизическая установка Института ядерных исследований с линейным ускорителем электронов ЛУЭ 8-5 на энергию 8 МэВ с мощностью в пучке до 5 кВт находится в эксплуатации с 1984 г. Сооружение этой установки осуществлено коллективом лаборатории фотоядерных реакций в сотрудничестве с НИИЭФА им.Д.В.Ефремова, который разработал и изготовил оборудование установки ЛУЭ 8-5. За время эксплуатации ускорителя силами лаборатории было внесено значительное количество усовершенствований, созданы новые магнитооптические элементы и узлы системы транспортировки пучка электронов и оборудование системы мониторирования и контроля параметров пучка электронов.

В результате дальнейшей модернизации в лаборатории фотоядерных реакций ИЯИ был создан специализированный технологический участок, обеспечивающий проведение радиационной обработки промышленных партий медицинских изделий в заводской упаковке с целью обеспечения их стерильности с высокой надежностью. Кроме этого, установка с ускорителем ЛУЭ 8-5 все это время достаточно интенсивно использовалась как в методических работах для подготовки и наладки различной экспериментальной аппаратуры, так и в сотрудничестве со сторонними организациями - для решения многочисленных прикладных задач.

Из широкого спектра работ прикладного плана, поставленных на ускорителе, можно упомянуть следующие.

Разработка гидрометаллургических технологий переработки новых типов сложного уранового сырья.

В рамках Госконтракта ВНИИХТ с Росатомом РФ "Комплекс НИОКР по созданию эффективных гидрометаллургических технологий переработки новых типов сложного уранового сырья для обеспечения безопасного и устойчивого развития атомной энергетики РФ" совместно с ВНИИХТ на этом ускорителе организованы работы по освоению радиохимических методик извлечения урана из трудновскрываемого рудного сырья. Получены перспективные результаты, работа намечена к продолжению.

Применение сильноточных импульсных ускорителей электронов для обнаружения скрытых делящихся веществ.

В работах, проводимых совместно с ООО ИНТРОСКАН, показана возможность применения импульсных ускорителей электронов для обнаружения и идентификации делящихся веществ, скрытых за маскирующей защитой. Достигнутые результаты обеспечили участие ИЯИ в научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах по созданию инспекционно-досмотровых комплексов на базе ускорительной техники в контакте с Федеральным агентством по обустройству государственной границы Российской Федерации (Росграница), ОАО "Оборонительные системы" и ОАО "Конструкторское бюро "Кунцево"". Предусматривается разработка систем контроля крупногабаритных грузов и транспортных средств. Соответствующий протокол о намерениях подписан руководством ИЯИ.

Создание эталонной установки для поверки и калибровки радиационных средств измерения и контроля.

В порядке сотрудничества с ВНИИФТРИ обсуждается организация ускорительного комплекса на базе ЛУЭ-8-5 для калибровки и стандартизации эталонных измерительных средств.

Создание источника медленных нейтронов.

Выполнены расчеты, собран и установлен на пучке ускорителя W-Be источник нейтронов по схеме:
пучок электронов - тормозная W мишень - пучок гамма-квантов - нейтронпроизводящая Be мишень - замедлитель нейтронов.
Проведены исследования и расчеты параметров источника с целью получения максимальной плотности потока тепловых нейтронов в измерительной полости камеры (в центре замедлителя). Согласно полученным оценкам источник позволит осуществить широкий круг задач нейтронного активационного анализа. В источнике предусмотрены как внутренняя полость для облучения образцов тепловыми нейтронами, так и каналы для вывода тепловых и быстрых нейтронов из источника. Так на выведенном пучке тепловых нейтронов совместно с ФИАН отрабатывается методика исследований по нейтронной дифрактоскопии, рассматриваются и другие направления исследований.

Применение различных фильтров позволит варьировать спектр нейтронов в выводных каналах, в частности расчеты показывают возможность формирования на этой установке потока нейтронов, со спектром, аналогичным спектрам нейтронов, рождаемых в космическом пространстве, что позволит решать здесь ряд задач астрофизической направленности. Таким образом, на базе ускорителя и W-Be источника нейтронов можно проводить работы с нейтронами в широкой области энергий - от тепловых до быстрых.

Стерилизация медицинских изделий и материалов.

Специфическим и весьма важным является направление работы по стерилизации медицинских изделий и материалов. На основе ускорителя ЛУЭ-8-5 как источника радиационного излучения создан технологический участок для непрерывной обработки в промышленных масштабах продукции при полном контроле параметров облучения.

Изучение возможностей, особенностей и предпосылок к созданию промышленных производств высококачественных цементов и бетонов путем электронно-термической обработки природного сырья пучками ускоренных электронов.

Предварительные опыты по радиационному разрушению образцов природного известняка до мелкодисперсного состояния после облучения электронами с энергией 7 МэВ.

Ускорители электронов серии ЛУЭ-8-5 разработки НИИЭФА им. Д.В.Ефремова предназначены, главным образом, для использования в решении прикладных задач из области физики твердого тела, изучения радиационной стойкости материалов и радиокомпонентов, обработки разного рода сырья, материалов и изделий для медицинских целей и т.д. Успешно они применяются в задачах активационного анализа различных элементов.

Однако возникший в последнее время интерес к исследованиям фотоядерных реакций вблизи порога (при энергиях электронов и фотонов ниже 10 МэВ) потребовал создания пучков электронов с улучшенными характеристиками, соответствующими требованиям современного эксперимента. Достигнуты следующие рабочие параметры: энергия пучка регулируется в пределах 4 - 10 МэВ, энергетическое разрешение (ширина на полувысоте) - от 1% при токах до 6 мкА и 10% при максимальных значениях тока до 300 мкА, частоте повторения импульсов 300 1/с и длительности импульса 3 мкс.

Пучки с высоким разрешением получены с применением магнитной системы формирования пучка с поворотом его на 270°. На действующем радиационном комплексе в текущем году выполнен ряд экспериментов по делению ядер актинидов вблизи порога возбуждению ядер - изомеров в области пигми - резонанса, и измерению электрон - позитронной конверсии для ряда ядер вблизи порога.

Магнитный анализатор спектра ускоренных электронов (в центре).
Состоит из двух магнитов, каждый из которых поворачивает пучок на 135°.
После прохождения через два магнита пучок, повернутый на 270° имеет ширину энергетического спектра не хуже 1%.