Чудо оцифровки

Автор: 06 февраля 2020 3887
Виталий Хрячков с учениками Виталий Хрячков с учениками

Физико-энергетический институт — мировой лидер цифровой дозиметрии

 «Это чудо! Такого не может быть!» — удивлялась японская комиссия, оценивающая на испытаниях обнинский прибор — детектор нейтронов. Испытания же были запредельными. Детектор поместили в мощнейшее поле гамма-излучения и «осветили» его слабеньким нейтронным потоком. Зафиксирует ли? Зафиксировал! Ни один обычный высокоэффективный нейтронный детектор не может работать при мощности гамма-излучения больше 15 Грей/ч. Обнинский работал при

1200 Гр/час. Чудо? Нет. Просто наука.

…Порой говорят, что лучшие дни обнинской науки пришлись на 50-60-е годы. Тогда запустили первую в мире АЭС, давшую ток в сеть, первые в Европе реакторы на быстрых нейтронах, первыми отправили в космос спутники с ядерными энергоустановками. По многим направлениям мировой приоритет ФЭИ был неоспорим. И что, все великие достижения в прошлом? Отнюдь. Институт по-прежнему на фронтире.

Неведомой дорогой

«В физике все зависит от того, какие у вас возможности, — говорит директор ФЭИ по исследованиям, доктор наук Виталий Хрячков. — Вы не поймаете бозон Хиггса, если не построите адронный коллайдер. Новый инструментарий расширяет границы исследования. Нам в ФЭИ удалось совершить прорыв в области извлечения цифровой информации из самых разнообразных детекторов. Теперь стали измеряемы реакции, которые раньше не измерялись. Удалось достичь точности, которой раньше получить не удавалось. Мы делаем сегодня возможным то, что вчера было невозможным. Реализуем такие прикладные задачи, которые раньше были немыслимы».

…Метод цифровой дозиметрии родился в ФЭИ в 1996-м. Его отец-основатель — Виталий Хрячков. Он для уточнения ядерных данных решил рискнуть — и стал оцифровывать информацию от детекторов, регистрирующих разные виды излучений. Тогда коллеги над ним посмеивались. И их можно было понять — возможности компьютеров того времени были не велики. Но вычислительная техника развивалась бурно, открывая обнинским ядерщикам новые возможности.

Впервые мировому научному сообществу о новом методе Хрячков доложил в 1997 году на конференции в Триесте. «Потом лет пять научная общественность переваривала, что же это такое сделали в Обнинске, — рассказывает он. — А позже коллеги поняли и началась гонка. Сейчас методы цифровой дозиметрии используются повсеместно — дело живет и развивается». В начале века Виталий Алексеевич несколько лет работал в Европе — передавал опыт зарубежным коллегам. В мировой науке делиться знаниями — нормальная практика.

Практическое применение

Японцам, занимающимся ликвидацией последствий ядерной катастрофы на Фукусиме, потребовалось точно знать, что происходит внутри реакторов АЭС. Они заказали нейтронный детектор с уникальными характеристиками. В конкурсе соревновались многие известные мировые компании. Победил ФЭИ. Обнинская цифровая система измерения нейтронных полей произвела на заказчиков неизгладимое впечатление.

Где еще необходимо измерять излучение? В космосе, конечно. От космической погоды напрямую зависит погода земная. А на землю из космоса летят самые разные ионизирующие частицы — сплошным потоком, изменяющимся во времени. Раньше на спутниках приходилось размещать несколько детекторов для каждого вида излучения — гамма, бета, альфа и т.д. Они немало весят, потребляют много энергии. Можно ли проще и дешевле? Теперь можно. В ФЭИ разработан универсальный цифровой детектор для космоса, регистрирующий весь спектр ионизирующего излучения, для него написаны специальные компьютерные программы — ни одна частица, попавшая в детектор, не останется незамеченной. И про нее будет известно все.

Есть и другие сферы применения цифровой дозиметрии, подчас неожиданные. К примеру, можно точнейшим образом установить мельчайшие примеси воды в составе некоторых жидких сред. Даже если эта жидкость течет в трубе, в нее не обязательно врезаться — все делается дистанционно. Этим методом активно интересуются нефтедобывающие компании, потому что он им сулит немалую выгоду. Когда скважину только начинают эксплуатировать, она дает только нефть. А со временем примешиваются дополнительные примеси, в том числе вода. Этот процесс надо тщательно контролировать, а как? Есть различные химические анализаторы — но это дорого и долго. Цифровая установка с излучателем нейтронов делает анализ практически мгновенно и особых затрат не требует. На этом же принципе основана еще одна разработка ФЭИ, определяющая количество воды в любом топливе. Ее применение перспективно и для авиации, где чистота керосина особенно важна — это не только экономия, но и безопасность.

Исследования продолжаются

Фундаментальная наука

Цифровая дозиметрия дает результат не только в прикладной сфере, но и в фундаментальной. Благодаря новым методам регистрации ученым ФЭИ удалось сделать открытие — они обнаружили явление распада возбужденного тяжелого ядра на холодные осколки. Это чистая наука в самом чистом виде. Практическая польза? Пока никакой. Однако, к примеру, когда открыли электричество, тоже не знали, что с ним делать. Как говорит Виталий Хрячков, явление распада ядра на холодные осколки впервые обнаружили лет 15 назад, а потом ставили десятки экспериментов для его подтверждения. Мировое научное сообщество об открытии извещено, доказательства предъявлены — приоритет ФЭИ никем не оспаривается. «Это открытие невозможно было сделать без цифровой дозиметрии. Мы получили цифровые портреты нового явления в микромире. Это позволило убедить экспертов в том, что эксперименты были поставлены чисто», — объясняет Виталий Хрячков.

Перспективы

Сейчас команда Хрячкова занята самыми разнообразными разработками, в том числе развитием нового направления, связанного с использованием нейронных сетей. Речь идет об искусственном интеллекте. «Для распознавания сигналов мы создаем «искусственный мозг», — говорит о перспективных разработках Виталий Хрячков. — Как показали опыты, система великолепно распознает сигналы, причем делает это очень быстро. А есть такие моменты, когда требуется мгновенное решение — к примеру, при возникновении аварийной ситуации на АЭС. Поэтому использование нейронных сетей в цифровой дозиметрии — перспективное направление. У нас уже есть определенные разработки, и сейчас наши сотрудники готовят публикацию на эту тему в серьезном журнале».

© 2018 Портал НГ-РЕГИОН Все права защищены