Nejvýkonnější neutronový zdroj na světě

Dne 8. února 2021 byl v Kurčatovově institutu v Rusku spuštěn reaktor s vysokým neutronovým tokem PIK, který představuje nejvýkonnější zdroj neutronů na světě. Díky svým vlastnostem otevírá nové dveře ve výzkumu v oblasti lékařství, biomedicíny, výzkumu materiálů atd. Bude jej provozovat Petrohradský institut jaderné fyziky (PNPI) sídlící ve městě Gatčina jižně od Petrohradu, který tvoří součást výzkumného ústavu Kurčatovův institut. Hlavním konstruktérem reaktoru byl výzkumný institut NIKIET N. A. Dolležala (součást ruské korporace pro atomovou energii Rosatom, Nikolaj Dolležal byl etnický Čech, který se stal jedním ze zakladatelů ruského jaderného průmyslu).

Od jiných podobných vědeckých zařízení se tento reaktor odlišuje vyšší intenzitou toku neutronů v reflektoru, použitím neutronové pasti s velmi vysokým tokem neutronů a možností ozařovat zkoumané materiály přímo v aktivní zóně. Nejvyšší dosažitelná hustota neutronového toku v reaktoru PIK odpovídá rekordním hodnotám, kterých kdy bylo dosaženo ve stabilně provozovaných reaktorech.

Výzkumný plán

Na reaktoru PIK bude probíhat výzkum neutronů a neutronového záření, zkoumání objektů mikrosvěta a další fundamentální i aplikovaný výzkum. Neutronové záření je díky svým vlastnostem vhodným nástrojem pro výzkum v různých oblastech od biologie, výzkumu materiálů přes lékařství až po studium archeologických artefaktů.

Spuštění výzkumného reaktoru PIK zvýší ruský podíl na světovém trhu služeb s vysokou technologickou náročností, které k vývoji nových materiálů, produktů a technologií používají neutronové zdroje a jaderné metody. Reaktor vznikl v rámci ruské iniciativy Megascience, která zahrnuje šest projektů na stavbu velkých vědeckých zařízení. Počítá se s mezinárodní spoluprací, takže reaktor mohou využívat vědci z celého světa. „Realizujeme projekt PIK, máme své aktivity ve Spojeném ústavu jaderných výzkumů v Dubně a v Dimitrovgradě stavíme reaktor MBIR. Díky těmto zařízením budeme v polovině 20. let tohoto století fakticky schopni pokrýt celosvětovou poptávku ve výzkumu pomocí neutronového záření,“ uvádí generální ředitel Rosatomu Alexej Lichačov.

Reaktor PIK v číslech

Reaktor PIK má kompaktní aktivní zónu, těžkovodní reflektor a tepelný výkon 100 MW. Jeho vývoj začal v 70. letech minulého století a po roce 1989 prošel modernizací, aby splňoval požadavky moderní vědy a současné bezpečnostní normy. K fyzikálnímu spuštění došlo v únoru 2011 a po energetickém spuštění je nyní reaktor v plném provozu.

Tepelný výkon                                                  100 MW

Hustota toku tepelných neutronů (max.)                5.10¹⁵ cm^-2s ^-1

Hustota toku tepelných neutronů (v reflektoru)    1,5.10¹⁵ cm^-2s^-1

Uvolňování energie v aktivní zóně (průměrně)      2,0 MW/l

Uvolňování energie v aktivní zóně (max.)             6,6 MW/l

Chladivo                                                            lehká voda

Reflektor                                                            těžká voda

Počet horizontálních experimentálních kanálů      10

Počet skloněných experimentálních kanálů            6

Počet vertikálních experimentálních kanálů           6

Počet studených neutronových zdrojů                   3

Počet horkých neutronových zdrojů                      1

Počet experimentálních stanovišť                        50

Kurčatovův institut

Kurčatovův institut byl založen v roce 1943, zprvu sloužil jako tajná laboratoř na vývoj jaderných zbraní, po roce 1955 byl přejmenován na Institut pro atomovou energii I. V. Kurčatova. Byla zde navržena většina sovětských a ruských jaderných reaktorů. Je sídlem výzkumu termonukleární fúze a fyziky plazmatu. Od roku 1991 byl ústav podřízen přímo ruské vládě. Ředitele ústavu jmenuje předseda vlády na základě doporučení Rosatomu. Od r. 2007 koordinuje také výzkum v oblasti nanotechnologií.

Zuzana Sommerová