Элементы ускорителей частиц и приборы на космических станциях работают в условиях сильного радиационного фона, который со временем их «старит». Чтобы проверить, какие изменения они претерпевают под воздействием излучения и сколько проработают в таких условиях, проводятся тесты на радиационное старение. В Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) для проведения подобных исследований создали стенд на базе ускорительного источника нейтронов VITA, предназначенного для развития бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ).

Основной вклад в радиационную нагрузку на работающих коллайдерах дают быстрые нейтроны с энергиями порядка 10–20 МэВ. Они фактически разрушают кристаллическую решётку материалов. Особенно уязвимы к такому воздействию твердотельные фотоумножители на основе кремния (SiPM) — чувствительные элементы, которые регистрируют отдельные фотоны и широко используются в системах детекторов физики элементарных частиц. Под облучением нейтронами они утрачивают свои свойства: повреждается кристаллическая решётка, ухудшается отношение сигнал/шум, и прибор перестаёт обеспечивать требуемую функциональность.

Стенд ИЯФ СО РАН — на данный момент единственная в мире установка, которая позволяет вести непрерывный мониторинг состояния и параметров SiPM непосредственно в ходе облучения нейтронами. В 2022 году на её прототипе уже успешно исследовали оборудование детектора CMS Большого адронного коллайдера (ЦЕРН) и материалы для международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР. После прекращения сотрудничества с коллаборацией CMS физики сфокусировались на SiPM как на базовом элементе детекторов любых ускорительных машин. В 2024 году изготовили первый прототип стенда, а в 2025-м создали его рабочую версию.

«Очень важно понимать, что за фотоумножитель перед вами, какая степень применимости у этого прибора в условиях высокой радиационной нагрузки. За 2025 г. мы создали рабочую версию стенда, в которой реализовали ряд методик, отработанных на прототипе. После этого провели ряд радиационных тестов с несколькими японскими SiPM: исследовали зависимость шума, поведение напряжения пробоя и фоточувствительность от радиационной дозы. Таким образом мы отработали методику измерений и показали, что стенд является достаточно эффективным для исследования радиационного старения SiPM, – уточнил старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Виктор Бобровников.

В 2026 году ИЯФ СО РАН совместно с Физическим институтом им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) запланировал совместное развитие инфраструктуры и методической базы исследований радиационного старения кремниевых фотоумножителей. Договор находится на стадии подписания. Сотрудничество позволит разрабатывать новые методики измерений и изучать поведение SiPM в экстремальных радиационных условиях, что актуально не только для коллайдеров, но и для космических исследований и мониторинга окружающей среды.

Подписывайтесь на Телеграм «Сделано у нас» тут, а на сообщество на Пикабу можно подписаться здесь

Также у нас теперь есть канал в МАХ

Ученые из ЦЕРН сделали то, что раньше звучало как научная фантастика: они успешно переместили антиматерию - самое дорогое и взрывоопасное вещество в мире.

92 антипротона поместили в портативную ловушку Пеннинга — устройство, удерживающее частицы с помощью магнитных и электрических полей в почти идеальном вакууме. Перед транспортировкой их охладили до −270°C, чтобы стабилизировать систему. Затем всю установку — размером со шкаф и весом почти тонну — погрузили в грузовик и перевезли на 10 километров.

Технология позволит доставлять антиматерию в другие научные центры, где нет собственных ускорителей. А значит — форсирует развитие фундаментальной физики и будущих энергетических технологий.

Больше интересной информации про источники энергии и энергетику в телеграм-канале ЭнергетикУм

В 2027 году в Китае заработает первый в мире мегаваттный подкритический ядерный реактор с ускорительным управлением. Эта технология обещает использовать уран в 100 раз эффективнее традиционных АЭС, одновременно сокращая срок распада ядерных отходов в тысячу раз — до скромных 500 лет.

Свинец, висмут и протонный пучок: анатомия технологии CiADS

Проект, получивший название CiADS (China Initiative Accelerator Driven System), возводится в городе Хуэйчжоу южной провинции Гуандун. Строительство комплекса, стартовавшее в июле 2021 года, рассчитано на шесть лет. В 2026 году Институт современной физики Китайской академии наук приступил к критическому этапу: установке сверхпроводящих ускорителей частиц, которые являются «сердцем» всего объекта.

С инженерной точки зрения ускорительно-управляемые системы (УУС) кардинально отличаются от классических водо-водяных реакторов. В их основе лежит принцип работы ниже критического порога. Ускоритель частиц выстреливает пучком высокоэнергетических протонов по мишени из тяжелого металла. В результате этого столкновения генерируются нейтроны, которые и запускают работу реактора.

Поскольку система изначально подкритична, самоподдерживающаяся цепная реакция в ней невозможна: если отключить ускоритель, генерация нейтронов мгновенно прекратится, и реактор остановится. Это исключает сценарии неконтролируемого теплового разгона. В качестве теплоносителя в китайском прототипе используется связка свинца и висмута — это конструкция быстрого нейтронного реактора со свинцово-висмутовым охлаждением.

Алхимия XXI века: трансмутация долгоживущих изотопов

Главная ценность систем УУС заключается не столько в выработке энергии, сколько в способности «дожигать» ядерный мусор. Нейтроны, генерируемые под воздействием протонного пучка, позволяют осуществлять процесс трансмутации.

Долгоживущие радиоактивные изотопы, которые в обычном цикле классифицируются как высокоактивные отходы, в таком реакторе превращаются в короткоживущие и менее опасные материалы. Согласно дорожной карте китайской программы развития УУС, массовое внедрение этой технологии должно сократить общий объем высокоактивных ядерных отходов на 96%.

Хэ Юань, заместитель директора Института современной физики Китайской академии наук, называет эту архитектуру «международно признанным идеальным подходом к воспроизводству ядерного топлива и переработке ядерных отходов». По его словам, именно эта технология способна сделать атомную энергетику «экологичным, безопасным и стабильным источником энергии на 1000 лет».

На фоне зелёного разворота Пекина

Новость о скором запуске прототипа CiADS вписывается в более масштабную картину технологической экспансии Пекина в ядерном секторе. До сих пор коммерческих версий ускорительно-управляемых систем в мире не существовало — технология развивалась исключительно на уровне лабораторных экспериментов. Мегаваттный масштаб прототипа в Хуэйчжоу станет первым реальным тестом концепции.

Параллельно с разработкой реакторов будущего Китай активно вводит в строй установки текущих поколений. Недавно в коммерческую эксплуатацию был сдан реактор Hualong One в Чжанчжоу, а в островной провинции Хайнань близится к завершению строительство малого модульного реактора Linglong One. В январе 2026 года в провинции Цзянсу также стартовали работы над гибридным ядерным проектом, который объединит реакторные конструкции третьего и четвертого поколений. Эти шаги напрямую синхронизированы с правительственным отчетом, представленным китайским законодателям в марте 2026 года: страна намерена жестко придерживаться курса на достижение углеродной нейтральности через развитие чистой энергетики.

Конец эры ядерных могильников

Если запуск CiADS в 2027 году пройдет успешно и система выйдет на заданную мегаваттную мощность, это может ознаменовать начало конца эры подземных хранилищ ядерного топлива. Мировая атомная отрасль получит работающий алгоритм того, как не только обезопасить себя от накопления токсичных отходов, но и извлечь из них остаточный энергетический потенциал. Вопрос теперь лишь в том, насколько быстро эта экспериментальная установка сможет масштабироваться до полноценных коммерческих станций.

Источники

• China plans to fire up world’s first accelerator-driven nuclear reactor — scmp, авторы: Victoria Bela

• CiADS—-Institute of Modern Physics — english.imp.cas

• 2016 — english.imp.cas

• China’s next-generation solution for nuclear waste management and … — rcnuclear.substack, авторы: Yanliang Pan

• China to start commercial operation of first small modular nuclear … — reuters, авторы: Colleen Howe

• 国家重大科技基础设施HIAF及CiADS建设进展与展望 — npr.ac, авторы: 徐瑚珊; 詹文龙; 肖国青; 胡正国; 杨建成; 何源; 王思成; 盛丽娜; 李大蓬; 强流重离子加速器装置及加速器驱动嬗变研究装置团队

• Transient analyses for China initiative Accelerator Driven System … — sciencedirect

• China’s Advanced Nuclear Efforts Are Pushing Frontiers — powermag, авторы: Sonal Patel

• China to accelerate Hualong One’s mass construction — chinadaily