РАЗРАБОТКА НИЗКОФОНОВЫХ ДЕТЕКТОРОВ РЕАКТОРНЫХ АНТИНЕЙТРИНО и ядерных излучений
(СОВМЕСТНО С ниц «курчатовский институт» И НОЦ «НЕВОД»)

Переход к атомной энергетике нового поколения, основными приоритетами которой являются экологичность, безотходность и ресурсосбережение, невозможен без обеспечения предельной ядерной безопасности. Для предотвращения радиационных аварий и несанкционированного распространения ядерных материалов необходимы независимые, надежные и нефальсифицируемые методы контроля, основанные на уникальных физических процессах.

Одним из решений данной задачи является нейтринный метод, предложенный и обоснованный сотрудниками Курчатовского института в 80ых годах и реализованный для ядерных реакторов типа ВВЭР. На сегодняшний день нейтринный метод активно развивается в России и за рубежом для мониторинга энергетических и промышленных реакторов. В силу своей универсальности, нейтринный метод может быть использован для контроля как имеющихся ядерных реакторов (ВВЭР, РБМК, и т.д.), так и для разрабатываемых реакторов нового поколения (БН-1200М, БРЕСТ-ОД-300, реакторы на расплавах солей и т.д.) с различной топливной загрузкой (МОКС, РЕМИКС, СНУП топливо).

Цель исследования:

Разработка модульного детектора реакторных антинейтрино нового поколения для решения фундаментальных и прикладных задач.

Экспериментальная база

Для проведения отладочных и калибровочных измерений разрабатываемого модульного детектора реакторных антинейтрино была обустроена лаборатория умеренного заглубления (Э-010), в которой располагается низкофоновая установка (фото 3 и 4).

На текущий момент был собран прототип детектора антинейтрино, состоящий из 9 независимых спектрометрических модулей на основе пластиковых сцинтилляторов.

Эскиз прототипа модульного детектора реакторных антинейтрино

Образец используемого пластикового сцинтиллятора
(под ультрафиолетом)

Низкофоновая установка в лаборатории Э-010 (справа) и прототип детектора реакторных антинейтрино (на столе слева)

Прототип модульного детектора реакторных антинейтрино в процессе набора данных в низкофоновой установке

Задачи

- Экспериментальная ядерная физика

• Разработка позитронных модулей детектора реакторных антинейтрино на основе пластиковых сцинтилляторов, проведение калибровочных экспериментов, анализ данных.
• Разработка нейтронных модулей детектора реакторных антинейтрино.
• Разработка детекторов ядерных излучений, работающих в условиях повышенных радиационных полей, в т.ч. для задач дозиметрии.

- Электроника и программирование

• Проектирование и разработка электронно-измерительного тракта для модульного детектора реакторных антинейтрино (разводка печатных плат, их пайка и пр.).
• Разработка системы сбора данных.
• Анализ применимости методов машинного обучения для решения поставленных задач.

Работы студентов(для ознакомления):

• Биктимиров Руслан Рамисович «Разработка сцинтилляционного спектрометра для детектирования реакторных антинейтрино» (диплом бакалавра)
• Прокопов Дмитрий Сергеевич «Моделирование измерительного модуля детектора реакторных антинейтрино на основе пластикового сцинтиллятора» (диплом бакалавра)

Публикации по теме исследования (для ознакомления):

1. Велихов Е.П., Кузнецов В.П., Кучинов В.П., Скорохватов М.Д. Нейтринный контроль реакторов для применения гарантий МАГАТЭ к плавучим атомным энергоблокам // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов — 2022. — Вып. 1 — С. 71–73.
2. Патент «Способ регистрации реакторных антинейтрино с помощью твердотельных сцинтилляторов» №RU 2831514 C1 // Громушкин Д.М., Скорохватов М.Д., Дмитриева А.Н., Коновалова А.Ю., Оралбаев А.Ю., Попов Д.В., Растимешин А.А., Хомчук Е.П., Хохлов С.С., Чмыхало Д.А., Шульженко И.А.
3. Fedorov A., Bondarau A., Borisevich E., Lagutskiy I., Komendo I., Kozemyakin V., Litvinovich E., Mechinsky V., Rastimeshin A., Retivov V., Skorokhvatov M., Korzhik M. Evaluation of new Li₂CaSiO₄:Eu²⁺/Scintillation plastic phoswich for combined alpha-beta and gamma-neutron detectors // Nuclear Instr. and Methods in Phys. Research. Section A. - 2024. – P.169983.
4. Громушкин Д.М., Дмитриева А.Н., Коновалова А.Ю., Луковников А.А., Моргунов Е.С., Хомчук Е.П., Хохлов С.С., Шульженко И.А. Нейтронный модуль твердотельного детектора для регистрации антинейтрино по реакции обратного бета-распада // Физика элементарных частиц и атомного ядра - 2025. – Т. 56, Вып. 3 – С.1119-1135.
5. Литвинович Е.А., Оралбаев А.Ю., Попов Д.В., Растимешин А.А., Скорохватов М.Д., Чмыхало Д.А. Спектрометрические характеристики пластикового сцинтиллятора российского производства // Ядерная физика и инжиниринг. – 2025. – Т. 16, Вып. 6 – С. 838-842.

Контактное лицо:
Попов Д.В.
DVPopov@mephi.ru