В России создали и испытали важнейший элемент установки класса мегасайенс

Специалисты Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) спроектировали и испытали один из важнейших элементов строящейся установки класса мегасайенс JUNO (Jiangmen Underground Neutrino Observatory), на которой разворачивается масштабный международный эксперимент в Китае. Об этом сообщили в пятницу в пресс-службе ОИЯИ. JUNO - гигантский детектор, который станет улавливать мельчайшие элементарные частицы - нейтрино и антинейтрино, и определять их иерархию масс. Для регистрации нейтрино решено использовать 20 тыс. тонн сверхчистого жидкого сцинтиллятора - специально подготовленной жидкости, в которой будут наблюдаться слабые вспышки света, сопровождающие взаимодействия нейтрино с веществом. "Уровни очистки жидкого сцинтиллятора от естественных радиоактивных примесей, требуемые для осуществления физической программы JUNO, невозможно контролировать с помощью обычных лабораторных методов. Поэтому и появилось предложение создать для JUNO специальный детектор OSIRIS (Online Scintillator Internal Radioactivity Investigation System), главной задачей которого было бы измерение качества жидкого сцинтиллятора перед его заливкой в главный детектор JUNO. Установка OSIRIS, хотя и невелика по сравнению с 20-килотонным детектором JUNO, с обычной точки зрения огромна: она вмещает единовременно 20 тонн сцинтиллятора", - рассказали в пресс-службе. Чувствительными сенсорами установки OSIRIS являются фотоэлектронные умножители (ФЭУ), которые, однако, очень чувствительны к магнитному полю Земли и нуждаются в защите от него. Сложности сверхточных наук Сотрудники ОИЯИ, основываясь на собственном опыте разработки магнитных экранов для больших ФЭУ, предложили снабдить каждый ФЭУ экраном из магнитомягких материалов. Экран должен быть достаточных размеров, чтобы вместить ФЭУ с диаметром фотокатода около 50 см, и при этом содержать минимальное количество радиоактивных примесей, иначе он сам становится источником излучений, затрудняющих измерения. В то же время экран должен быть защищен от коррозии в сверхчистой воде, так как ФЭУ в установке OSIRIS будут находиться в водной среде. Слой чистой воды служит защитой от внешней радиоактивности, исходящей от горных пород и конструкционных материалов. "В качестве магнитомягкого материала мы предложили использовать инновационный материал - ленту из метгласа (металлического стекла, называемого также аморфным железом), выпускаемую в промышленных масштабах отечественным предприятием ПАО "МСТАТОР" в Боровичах", - рассказал старший научный сотрудник лаборатории ядерных проблем ОИЯИ Олег Смирнов. Проблема фиксации очень тонкой ленты и ее защиты от воды решалась совместно с белорусскими инженерами из минского ООО "Гидромания". Они предложили использовать современные композитные материалы на основе стекловолокна и углеволокна. Восемь слоев ленты общей толщиной 0,2 мм при этом укладываются вручную между слоями композита. В сотрудничестве с ООО "Гидромания" был подготовлен опытный образец экрана. Поверх ленты из аморфного металла был наложен радиочастотный экран из алюминия, а внутренняя поверхность экрана покрыта белым светоотражающим слоем. В таком виде экран обеспечивает практически полную защиту ФЭУ. Оценку радиоактивности материалов экрана провели сотрудники РХТУ им. Д. И. Менделеева. Особую сложность представлял анализ органических материалов: эпоксидных смол, наполнителей и углеволокна. В итоге предпочтение было отдано композитным материалам на основе углеволокна. Экраны были изготовлены в ООО "Гидромания" в Минске, а их конструкция разрабатывалась в сотрудничестве с Техническим университетом Ахена в Германии. Детектор OSIRIS готовится к запуску в этом году.

Источник: https://nauka.tass.ru/nauka/17580263