Старший научный сотрудникЛаборатории ядерных проблем ОИЯИСергей Доля предложил новый способ получения нейтронов при помощи импульсного нейтронного генератора. По его словам, возможно создать прибор, который производит нейтроны для прикладных исследований и при этом в выключенном состоянии не излучает радиацию и долговечен.
Нейтроны чрезвычайно востребованы в исследованиях структуры наноматериалов, исторических артефактов, лекарств, экологического состояния местности и во многих других областях. Очередь пользователей исследовательского реактора ОИЯИИБР-2расписана на месяцы вперед. Помимо ядерного реактора, есть и другие способы получения нейтронов. В России разрабатывается программа созданияисточников нейтронов на основе протонных ускорителей. Существуют также способы получения нейтронов в результате реакции термоядерного синтеза, например, на токамаках или с помощью компактных нейтронных генераторов, в которых происходит реакция слияния ядер двух изотопов водорода – дейтерия и трития.
При термоядерном синтезе затраты энергии на получение нейтронов меньше, но, в отличие от дейтерия, тритий радиоактивен, его период полураспада – 12,5 лет. Это означает, что даже выключенный прибор небезопасен, тритиевые трубки нейтронных генераторов нужно использовать до истечения «срока годности», а затем – заменять. «Тритий набивается в титановую матрицу, и из него делается анод трубки, а дейтерий ускоряется. Пучок дейтерия ударяется в титановую мишень, в одном из ста тысяч раз попадает по тритию, и выделяются нейтроны. В трубках энергия расходуется неэффективно – большая ее часть уходит на ионизацию, а не на рождение нейтронов», — рассказывает Сергей Доля.
У автора изобретения появилась идея заменить тритий в трубках на вещество, которое будет распадаться на тритий лишь тогда, когда источник нейтронов будет находиться в рабочем состоянии. «Если мы ускорим две палочки дейтерида лития-6 одну навстречу другой, тритий будет нарабатываться в результате ядерной реакции. После этого дейтерий реагирует с тритием, и получаются нейтроны. Достаточно много нейтронов – не столько, сколько дает ИБР-2, но они получаются безопасным образом», — рассуждает Сергей Доля. Для ускорения можно использовать способ, называемый абляционным. Если поджечь каждый отрезок дейтерида лития лазером с одной стороны, то с этой стороны он будет испаряться, и импульс испарившегося тела будет передаваться оставшемуся отрезку.
Нейтроны в реакции дейтерия с дейтерием получатся не настолько высокоэнергетическими, как в нейтронных генераторах, где идет напрямую реакция дейтерий – тритий: примерно 4 МэВ против 14 МэВ. Однако и те, и другие необходимо замедлять до холодных или ультрахолодных, поскольку для исследований в области физики твердого тела нужны нейтроны, у которых длины волн сравнимы с размерами дефектов слоистых структур.
Патент на данное изобретение был получен Объединенным институтом ядерных исследований 15 октября 2025 года.