НИИ ядерной физики при ТПУ
Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом университете (НИИ ЯФ ТПУ) - НИИ при Томском политехническом университете, занимающийся исследованиями в области ядерной физики. Постановлением Совета Министров СССР от 27 августа 1957 г. и приказом Министерства высшего образования СССР от 3 января 1958 г. при Томском политехническом институте с целью развития научных исследований и подготовки специалистов в области ядерной физики, ускорительной техники и электроники был создан Научно-исследовательский институт ядерной физики электроники и автоматики, позднее переименованный в НИИ ядерной физики (НИИ ЯФ). Институт основан по инициативе и при активном участии выдающегося ученого и организатора науки, ректора Томского политехнического института Воробьева А.А.
Создание и развитие
Время после Великой Отечественной войны 1941 - 1945 гг. ознаменовалось бурным развитием атомной промышленности. Для этих целей были созданы крупные научные центры во многих городах страны, что привело к успешному испытанию в СССР атомной бомбы. И.В. Курчатовым и другими учеными на правительственном уровне был решен вопрос о необходимости и использовании достижений ядерной физики в народном хозяйстве.
В начале 1950-х гг. во многих столицах союзных республик в системе Академии наук были созданы институты ядерной физики (Киев, Минск, Рига, Тбилиси, Ташкент, Алма-Ата), целью которых было внедрение методов ядерной физики в науку, медицину и промышленность своих республик. В Обнинске была запущена первая в мире АЭС. Стандартным набором физических установок, на основе которых создавались такие институты, были ядерный реактор, циклотрон и электростатический генератор.
Ректор ТПИ в 1944 - 1970 гг. А.А. Воробьев почувствовал благоприятное отношение руководства страны к ядерной физике и на правительственном уровне решил вопрос о создании такого же института в системе высшей школы.
Планировалось, что материальной базой этого института должны быть не только необходимые для любого института ядерной физики такие установки, как ядерный реактор, циклотрон и электростатический генератор, но и электронные ускорители, в разработке которых ТПИ к тому времени имел серьезный задел, - обычные, сильноточные и малогабаритные бетатроны и самый большой в то время электронный синхротрон на энергию 1,5 ГэВ.
Учитывая существенный в то время большой интерес к испытаниям аппаратуры под действием электромагнитного импульса ядерного взрыва, на базе имевшихся достижений ТПИ в высоковольтной технике было создано специальное подразделение высоковольтной наносекундной техники, которое возглавили А.А. Воробьев и Г.А. Месяц.
Для работы в области ядерной физики были нужны высококлассные специалисты, которых не было в ТПИ, поэтому А.А. Воробьев принимал активные меры по поиску и подготовке их в научных учреждениях Москвы, особенно в МГУ, откуда и приехали в институт первые специалисты по ядерной физике. Однако сделать это было нелегко. Трудность заключалась в том, что именно в это время в Новосибирске создавалось Сибирское отделение Академии наук СССР, для комплектования которого также подыскивались и готовились кадры в Москве и Ленинграде. Естественно, Сибирское отделение могло предложить более заманчивую перспективу для ученых. В такой ситуации Воробьев принимал и другие способы подбора специалистов для вновь создаваемого института. Для этого использовалась и целевая аспирантура, индивидуальный отбор выпускников физико-технического факультета и других факультетов ТПИ. Были установлены связи со многими университетами страны, где была представлена ядерная физика. Позже подготовка кадров проходила на кафедре № 12 физико-технического факультета и кафедре физической электроники электрофизического факультета.
Впоследствии в НИИ ЯФ сложился высококвалифицированный коллектив специалистов из выпускников университетов и технических вузов, способный не только квалифицированно проектировать, строить и эксплуатировать такие сложные электрофизические установки, как ядерный реактор, циклотрон и синхротрон «Сириус», но и с их помощью на высоком научном уровне проводить сложные научные исследования.
НИИ ядерной физики, электроники и автоматики при Томском политехническом институте (НИИ ЯФЭА при ТПИ) основан приказом Министерства высшего образования СССР от 3 января 1958 г. С 1975 года институт переименован в НИИ ЯФ при ТПИ, с 1998 г. – в государственное научное учреждение " Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом университете Министерства образования Российской Федерации" (ГНУ " НИИ ЯФ при ТПУ").
В 1958 г. в соответствии с утвержденной временной структурой были созданы следующие лаборатории и секторы и назначены их руководители.
Лаборатория ядерных исследований (ЛЯИ), руководитель - инженер Адольф Карлович Берзин. В состав ЛЯИ вошли:
1. Сектор исследования свойств и структур элементарных частиц и атомных ядер (руководитель - инженер А.К. Берзин, заместитель руководителя - инженер Р.П. Мещеряков).
2. Сектор по исследованию фотоядерных реакций (руководитель - инженер Р.П. Мещеряков).
3. Сектор теоретической физики (руководитель - к.т.н. Б.Н. Родимов).
4. Сектор нейтронной физики (руководитель - инженер Л.С. Соколов).
5. Сектор радиационно-химического анализа. Этим сектором руководили к.х.н. В.В. Болдырев и Ю.А. Захаров. Позднее В.В. Болдырев переехал в Новосибирск, стал академиком и был много лет директором одного из институтов СО АН СССР. Ю.А. Захаров позднее переехал в г. Кемерово, стал членом-корреспондентом РАН, много лет был ректором Кемеровского государственного университета.
Лаборатория электроники и автоматики (ЛЭА). Руководство этой лабораторией ректор ТПИ А.А. Воробьев оставил за собой. Заместителем руководителя лаборатории был назначен к.т.н. Г.И. Димов. В состав ЛЭА вошли:
1. Сектор разработки конструирования электронных ускорителей высоких энергий (руководитель - к.т.н. Г.И. Димов, заместитель руководителя - к.т.н. Г.А. Сипайлов).
2. Сектор разработки электротехнических и радиотехнических схем (руководитель - к.т.н. И.П. Чучалин, заместитель руководителя - к.т.н. Б.А. Солнцев).
3. Сектор разработки и конструирования ускорителей на малые и средние энергии (руководитель - к.т.н. В.А. Москвалев, заместитель руководителя - инженер Ю.М. Скворцов).
4. Сектор разработки и конструирования высоковольтных аппаратов и миллимикросекундной техники (руководитель - профессор Г.А. Воробьев).
5. Сектор вакуумной техники (руководитель - А.Г. Власов).
Директором НИИ ЭФА был назначен И.П. Чучалин.
Первоначально штат института составлял 158 человек. Вначале НИИ ЭФА располагался в 10-м учебном корпусе. 11-й лабораторный корпус еще строился. Во время строительства лабораторного корпуса к нему присоединились западная пристройка, в которой располагались сильноточный бетатрон и стереобетатрон, разрабатываемые под руководством Владлена Александровича Москалева; северная пристройка, в которой располагались помещения для синхротрона; и восточная пристройка, в которой располагались научные лаборатории НИИ ЯФА.
В последующем НИИ ЯФ взрастил плеяду академиков и большое количество докторов наук, что свидетельствовало о серьезных научных исследованиях, проводимых в институте.
В Томском политехническом институте впервые в Советском Союзе в конце сороковых годов был построен бетатрон. С созданием НИИ ЯФ разработки бетатронов были успешно продолжены. Под руководством В.А. Москалева разработано и введено в эксплуатацию несколько типов сильноточных и двухкамерных бетатронов - стереобетатронов. Благодаря применению высоковольтной системы инжекции и увеличению зоны фокусирующих сил в сильноточных бетатронах ускоренные токи более чем в 100 раз превышали токи, получаемые в лучших образцах бетатронов известных зарубежных фирм Броун-Бовери и Сименс.
Некоторые конструкции стереобетатронов НИИ ЯФ экспонировались на советских выставках в США и Чехословакии. На ВДНХ они награждались дипломами, а их создатели - медалями.
В НИИ ЯФ под руководством Л.М. Ананьева и В.Л. Чахлова впервые были разработаны малогабаритные переносные бетатроны на энергии 3,6 Мэв, которые нашли широкое применение для дефектоскопии материалов и изделий, а также в медицине для лечения злокачественных опухолей и послеоперационных облучений.
В НИИ ЯФ были разработаны два типа микротронов. Один из них более 40 лет успешно использовался в качестве инжектора синхротрона на 1,5 Гэв.
В НИИ ЯФ разрабатывались ускорители прямого действия. Сначала они разрабатывались как инжекторы электронов в циклические ускорители - бетатроны и синхротроны. Впоследствии появилась необходимость ускорителей прямого действия на энергии 200-700 Кэв как самостоятельных установок для использования в различных областях науки и техники, таких как квантовая электроника, радиационная химия, медицина и др.
Научные исследования в институте проводились по следующим основным направлениям:
Физика атомного ядра и фундаментальных взаимодействий;
Физика и техника источников и ускорителей электронов, ионов, нейтронов, плазмы и модификации свойств материалов;
Физика и техника СВЧ излучения большой мощности; Исследование веществ, материалов и покрытий;
Трековые мембраны и технологии;
Радиоактивные изотопы и радионуклидные препараты.
Идеи ученых НИИ ЯФ при ТПИ получили признание мировой научной общественности. Это относится к бетатронам, особенно малогабаритным, инициатором в создании которых был А.А. Воробьев, и к наносекундным высоковольтным импульсным устройствам. Если на первом этапе разрабатывались только высоковольтные устройства для управления работой мощных лазеров и пузырьковых камер, то со временем круг таких исследований существенно расширился. На этой основе стали сооружаться сначала сильноточные электронные, а затем и сильноточные ионные ускорители. В последующем на основе сильноточных электронных ускорителей разрабатывались СВЧ-генераторы предельно возможного гигаваттного уровня мощности. Такие устройства вызвали широкое обсуждение на различных международных конференциях.
Заслуживает серьезного внимания идея А.А. Воробьева о существовании аномально большого прохождения высокоэнергетичных электронов через кристаллы и возможность разработки на этой основе нового типа ускорителей заряженных частиц на сверхвысокие энергии и нового источника мощного квазимонохроматического тормозного излучения. Сначала специалистами это было воспринято резко отрицательно. Однако в последующем эти идеи находят подтверждение в работах многих лабораторий мира и развиваются в НИИ ЯФ в рамках международного сотрудничества.
Разработанные в НИИ ЯФ бетатронные дефектоскопы для проверки сохранности электрооборудования при внедрении в 1973 г. дали экономический эффект в 600 тысяч рублей в год.
Синхротрон «Сириус»
Работы по проектированию синхротрона начались в 1954 г. по инициативе и под общим руководством ректора ТПИ А.А. Воробьева. Строительство и запуск ускорителя были проведены практически полностью силами ученых и инженеров ТПИ под руководством директора НИИ ядерной физики электроники и автоматики ТПУ (будущего ректора ТУСУРа, а затем ТПИ) И.П. Чучалина.
К началу 1964 г. сооружение синхротрона было закончено, для запуска и эксплуатации ускорителя был создан объект "Сириус".
Ускоритель был запущен 28 февраля 1965 г. Первые эксперименты на синхротроне "Сириус" были посвящены вопросам динамики ускоряемых частиц. Затем последовали измерения характеристик синхротронного излучения и работы по обратному рассеянию фотонов лазерного излучения на пучке электронов в синхротроне. Позже, в 1977 – 1980 г.г., М.М. Никитиным были впервые проведены подробные исследования характеристик излучения пучка электронов в плоском ондуляторе.
В 1960-х годах, параллельно с завершением работ по запуску синхротрона, были начаты работы по созданию аппаратуры для исследования когерентного тормозного излучения (КТИ) в ориентированных кристаллах и по получению эксплуатационного пучка КТИ для экспериментов по физике элементарных частиц. Для этого, в 1968 г. был разработан, изготовлен и размещен в прямолинейном промежутке синхротрона прецизионный гониометр. В это же время был создан парный магнитный -спектрометр. В результате на кристалле алмаза был получен линейно-поляризованный пучок КТИ с величиной поляризации более 80%.
В 1968 - 1969 г.г. были получены первые экспериментальные результаты на пучках - квантов: измерено время жизни π0-мезона с лучшей в мире точностью и начались систематические измерения асимметрии фотообразования π+-мезонов на протонах. В это время были освоены современные методики и подготовлены детекторы частиц, по своим характеристикам не уступавшие зарубежным: - искровые камеры с высоковольтными источниками питания; - черенковские спектрометры полного поглощения; - время-пролетные сцинтилляционные системы с разрешением по времени 10-9 с.
После проведения в Томске в 1970 г. Всесоюзной школы по физике электромагнитных взаимодействий более интенсивно продолжились исследования по фотообразованию пионов на ядрах. Разработана новая экспериментальная аппаратура с высокими параметрами: пробежные искровые камеры, спектрометры гамма-квантов, гелиевая стримерная камера, сильнофокусирующий магнитный анализатор частиц и созданы двухплечевые установки для корреляционных исследований фотомезонных реакций на ядрах.
Был проведен ряд приоритетных исследований процессов фотообразования π- и η-мезонов на ядрах. В результате получены новые важные сведения о механизмах фотомезонных процессов на ядрах, о взаимодействии мезонов и нуклонов в конечном состоянии и структуре ядер. Многие из этих экспериментальных исследований отмечены Научным Советом РАН по «Физике электромагнитных взаимодействий» в числе лучших.
В 80-е и 90-е годы был модернизирован синхротрон, получены интенсивные поляризованные пучки фотонов высокой энергии, созданы многоцелевые детектирующие системы на основе широкоапертурных детекторов, создана локальная вычислительная сеть. На новых экспериментальных установках были получены важные и приоритетные физические результаты по околопороговому образованию нейтральных мезонов на легких ядрах, эксклюзивному фотообразованию пионов на ядрах углерода и по парциальным реакциям фотообразования нейтральных пионов на легчайших ядрах, фотодезинтеграции дейтерия линейно поляризованными фотонами.
В эти же годы, в рамках международной коллаборации по спиновой физике (США, Италия, Германия, Россия и др.), был разработан новый метод измерения поляризации протонов на основе реакции упругого рассеяния поляризованных протонов на поляризованных электронах.
Другим важным направлением исследований на синхротроне была физика взаимодействия ультрарелятивистских электронов с конденсированными средами. Это направление начало интенсивно развиваться в конце 70-х под руководством А.П. Потылицына.
Прецизионное измерение характеристик КТИ, проводившееся на синхротроне “Сириус" во второй половине 70-х годов, показало наличие явных аномалий, которые не описывались теорией КТИ. Так, в эксперименте, проведенном на "Сириусе" с монокристаллом алмаза, был обнаружен эффект КТИ В. Началось исследование излучения при каналировании (ИК) релятивистских частиц. В эксперименте на «Сириусе» в 1978 г. впервые было показано, что радиационные потери имеют ярко выраженный максимум в случае движения электронов вдоль кристаллографической оси. Несколько позже аналогичные результаты были получены российско-американской группой на позитронном пучке Стэнфордского ускорителя и ереванской группой на синхротроне "АРУС". Обнаруженный эффект широко использовался впоследствии для ориентации кристаллических мишеней на многих ускорителях. Также целый ряд других характеристик ИК, измеренных впервые на синхротроне "Сириус", нашли свое подтверждение и развитие в экспериментах, поставленных на различных электронных ускорителях Европы, Японии и стран СНГ.
В качестве возможного приложения ИК была показана возможность создания эффективного источника позитронов на основе конвертора из ориентированного кристалла, которая была проверена в 1996 г. в российско-японском эксперименте на Токийском синхротроне. В 1998 г. аналогичный совместный эксперимент был проведен на линейном ускорителе Национальной лаборатории по физике высоких энергий (Цукуба, Япония).
В 1985 г. в эксперименте, проведенном на "Сириусе", обнаружен новый тип излучения, названный параметрическим рентгеновским излучением (ПРИ). В дальнейшем, характеристики ПРИ были исследованы на "Сириусе" с использованием современной аппаратуры (гониометр с азотным охлаждением, координатные рентгенов-ские детекторы, полупроводниковые спектрометры и др). Результаты пионерских экспериментов томской группы были подтверждены как теоретически, так и экспериментально во многих ускорительных лабораториях США, Японии, Канады, Германии.
Проводилось исследование излучения релятивистских электронов в аморфных средах. Так, был впервые зарегистрирован эффект Ландау-Померанчука при излучении электронов с энергией менее 1 ГэВ. В 1996 г. было впервые зарегистрировано поляризационное тормозное излучение.
В 2000-е годы на синхротроне «Сириус» проведены два эксперимента. В одном исследовались изобарные конфигурации в ядрах. Была сделана оценка числа Delta-изобар в основном состоянии легких ядер.
Результаты другого эксперимента по фотообразованию отрицательных пионов на углероде были интерпретированы как проявление квазисвязанного состояния ядра и Delta-изобары (такие состояния были названы нами Delta-ядрами). На основе данных эксперимента были оценены масса и ширина Delta-ядра 11BΔ. Также выполнен анализ ранее полученных экспериментальных данных по фотообразованию пионов на ряде ядер в Майнце, Сакле и Томске. В результате, дополнительно обнаружены еще четыре Delta-ядра. Перспективы развития этой тематики связаны с продолжением исследований на электронном синхротроне «Пахра» ФИАНа в рамках договора о научно-техническом сотрудничестве между ТПУ и ФИАНом, подписанном в 2009 году.
В течение более 40 лет на синхротроне "Сириус" выработано на эксперимент около 100 тысяч часов пучкового времени. По результатам создания ускорителя, экспериментальным и теоретическим исследованиям проведено 9 всесоюзных конференций по электронным ускорителям, всесоюзная школа молодых ученых, заседание Совета АН по Э/М взаимодействиям, 8 международных симпозиумов "Излучение релятивистских электронов в периодических структурах" (RREPS), защищено более 20 докторских и около 100 кандидатских диссертаций.
С 2000 г. на пучках синхротрона и микротрона–инжектора синхротрона «Сириус» были начаты исследования дифракционного излучения релятивистских частиц и излучения Смита-Парселла в оптическом и миллиметровом диапазонах длин волн, что положило начало новому направлению исследований – невозмущающей диагностики пучков.
В начале 21-го века в коллаборации с японскими и американскими научными центрами проводились работы по созданию средств невозмущающей диагностики пучков современных коллайдеров на основе оптического дифракционного излучения. Так в физическом центре КЕК в Японии был создан и апробирован монитор поперечных размеров микронных пучков.
В 2008 г. было открыто новое направления исследований – изучение динамики поля релятивистских заряженных частиц в миллиметровом диапазоне длин волн. Получены экспериментальные результаты, подтверждающие существование нестабильных состояний электронов с частичной потерей кулоновского поля. Начаты работы по исследованию черенковского излучения электронов, также в миллиметровом диапазоне длин волн.
В 2011 г. открыто ещё одно новое направление – исследование взаимодействия поля релятивистских заряженных частиц с мета-материалами в миллиметровом диапазоне длин волн. Мета-материалы – это не существующие в природе структуры материалов, обладающие уникальными радиационными свойствами, такими, как отрицательный коэффициент преломления и др. В этом направлении в мире экспериментальные исследования ещё не проводились.
На исследовательском ядерном реакторе НИИ ЯФ создана уникальная безотходная технология производства генераторов технеция-99 для радиологических лабораторий медицинских учреждений. Технологическая линия сдана в эксплуатацию комиссии Минздрава РФ в соответствии с международными требованиями на производство фармацевтических препаратов (GMP). Получены лицензии Минздрава РФ на производство и лицензии Госатомнадзора Сибирского округа РФ на производство, хранение и транспортировку генераторов технеция.
2004 г.
В 2004 г. институт произвел и поставил радиофармпрепараты в медучреждения 18 городов сибирского региона.
В рамках международной программы с участием фонда CRDF на базе института создан "Центр измерения физических и эксплуатационных свойств новых материалов и покрытий (ЦИСМ)". Центр оснащен самым современным оборудованием для исследования свойств материалов. Совместно с другими организациями, Центр участвует в нескольких научных и инновационных проектах. В 2004 году ЦИСМ оказал услуги по измерению элементного состава, микроструктуры и свойств различных материалов организациям научно-образовательного комплекса и промышленным предприятиям Томска и Сибири.
В 2004 году институт выполнял 13 НИР, проводимых по заданию Федерального агентства по образованию РФ, 3 гранта и 2 проекта по НТП Роснауки и 3 проекта по НТП Роснауки. Сотрудники института выполняли 4 гранта Российского фонда фундаментальных исследований, 2 гранта МНТЦ и грант CRDF. Выполнялось 66 хоздоговоров с предприятиями и организациями России и 11 зарубежных контрактов. Продолжались работы по созданию современной системы физической защиты ядерного реактора, учету и контролю ядерных материалов.
По всем направлениям исследований получены научные и технические результаты, в большинстве случаев обладающие существенной новизной и являющиеся приоритетными.
Наиболее существенные из них:
разработан метод импульсно-периодической высокочастотной имплантации ионов из плазмы, позволяющий проводить ионную обработку полупроводников и диэлектриков. Метод основан на высокочастотном формировании ионных потоков в режиме подачи на держатель с образцами коротких по длительности импульсов напряжения смещения. Ионная обработка диэлектриков осуществляется за счет емкостных токов смещения без накопления заряда в самом диэлектрике. Проведены сравнительные экспериментальные исследования и практическая апробация метода при обработке диэлектрических и проводящих материалов. Экспериментально установлено, что адгезионная прочность сформированных данным методом покрытий для металлических, керамических и стеклянных подложек имеет примерно равное значение;
разработана модель эрозионного процесса поверхности твердого тела при облучении его субмикросекундными ионными пучками. В модели эрозии поверхностного слоя материала основная роль принадлежит механизмам распыления и испарения. Соотношение этих механизмов определяется термодинамическим состоянием системы, которое зависит от мощности и продолжительности радиационного воздействия;
предложен и исследован новый источник мощных ионных пучков - диод с анодным плазменным источником на основе индукционного пробоя импульсно напускаемого газа и сохранением магнитного потока в ускоряющем зазоре в течение импульса ускоряющего напряжения. Ускорение различных типов ионов в диоде осуществляется заменой напускаемого газа. Тестирование диода осуществлено в совместных с учеными США экспериментах на ускорителе Калифорнийского университета. Ионный диод генерирует пучок протонов площадью 20-30 см2, энергией 110-120 кэВ, плотностью тока 50-70 А/см2 и длительностью импульса ~600 нс. КПД генерации ионного пучка превышает 70 %, полный ионный ток в фокусе ~2 кА, коэффициент фокусировки 6-7, плотность энергии пучка в фокусе <= 3 Дж/см2;
в релятивистском магнетроне получена генерация СВЧ импульсов мощностью до 400 МВт, длительностью ~100 нс и с частотой следования 320 Гц. С помощью внешней волноводной линии, нагруженной на рупорный антенный излучатель, осуществлена селекция видов колебаний. Применение внешней волноводной связи привело к стабилизации амплитуды СВЧ импульсов и сужению спектра излучения в 4-5 раз;
разработаны и созданы узлы дейтронного годоскопа для исследования когерентного фотообразования нейтральных пионов на поляризованных дейтронах. Получены экспериментальные и теоретические данные о поведении тензорной асимметрии мишени реакции фоторождения отрицательно заряженных пионов на дейтронах в резонансной области энергий;
в результате исследования фотообразования пионов на атомных ядрах с образованием протона получены данные о длине свободного пробега в ядерной материи протонов с энергией в диапазоне 50 - 270 МэВ и нейтральных и заряженных пионов с энергией в диапазоне 50 - 500 МэВ;
разработана модель процесса электромагнитной диссоциации (ЭМД) релятивистских дейтронов при каналировании в кристалле. Создана схема расчета данного процесса. Показано, что в отличие от аморфной мишени, в кристалле необходимо учитывать экранирование ядра мишени. Сделаны оценки сечения ЭМД в аморфной мишени;
созданы экспериментальные установки и проведены измерения выхода параметрического рентгеновского излучения (ПРИ):
o для выведенного пучка протонов с энергией 5,5 ГэВ в кристаллах W, Si и пиролитического графита на Нуклотроне ЛВЭ ОИЯИ (Дубна);
o для электронов с энергией 5,7 МэВ в кристаллах пиролитического графита и алмаза на микротроне НИИ ЯФ при ТПУ;
на ядерном реакторе ИРТ-Т впервые выполнен эксперимент по исследованию энергетического спектра гамма-квантов, возникающих при вынужденном делении урана-235 нейтронами, в энергетическом диапазоне E>10 МэВ;
разработан новый метод выделения неорганических примесей из углеводородного сырья для их последующего определения химическими и физикохимическими методами анализа;
разработан принцип действия экспрессного экстракционно-хроматографического генератора технеция для целей медицинской радиодиагностики.
В институте освоено полупромышленное производство ядерно-легированного кремния и радиофармпрепаратов, ядерных фильтров и технологий широкого спектра применения, технологических установок для модификации поверхности материалов.
2006 г.
В рамках Аналитической ведомственной целевой программы Рособразования «Развитие научного потенциала высшей школы» в 2006 году институт выполнял 14 НИР по разделу 1.1 (по темплану), один проект по разделу 2.1 «Фундаментальные исследования». Одна НИР проведена по заданию Рособразования в рамках обеспечения деятельности организаций, в состав которых входят особо радиационно- и ядерно-опасные производства и объекты.
Сотрудники института выполняли 10 грантов Российского фонда фундаментальных исследований, 2 гранта МНТЦ и 2 гранта CRDF. Общий объем бюджетного финансирования в 2006 г. составил 30,7 млн. руб. Выполнены 113 хоздоговоров с предприятиями и организациями России с общим объемом финансирования 42,2 млн. руб. и 13 зарубежных контрактов на сумму 17,6 млн. руб. Общий объем поступивших средств в 2006 году составил 94,2 млн. руб.
Продолжались работы по созданию современной системы физической защиты ядерного реактора, учету и контролю ядерных материалов.
Результаты, полученные при выполнении проектов, законченных в текущем году, использованы в различных отраслях народного хозяйства. Разработка института «Организация производственного участка по нанесению теплосберегающих покрытий на листовое стекло» была награждена дипломом 1 степени с вручением золотой медали на VI Московском международном салоне инноваций и инвестиций, г. Москва, 7 – 10 февраля 2006 г.
В результате исследований, проводившихся по теме «Исследование физико-химических закономерностей реакций изотопного обмена короткоживщих радионуклидов» в 2006 году была разработана производственная технология получения меченого технецием-99m антибиотика из класса фторхинолонов и стабильного реагента для изготовления радиофармпрепарата «99m-Тс, Ципрофлоксацин», который имеет высокую степень востребованности при диагностике инфекционно-воспалительных заболеваний. Проведенные медико-биологические испытания полученного препарата показали его высокую эффективность.
На исследовательском ядерном реакторе института создана уникальная безотходная технология производства генераторов технеция-99 для радиологических лабораторий медицинских учреждений. Технологическая линия сдана в эксплуатацию комиссии Минздрава РФ в соответствии с международными требованиями на производство фармацевтических препаратов (GMP). Получены лицензии Минздрава РФ на производство и лицензии Госатомнадзора Сибирского округа РФ на производство, хранение и транспортировку генераторов технеция. На базе ускорителя «циклотрон» создана производственная технология получения радионуклида «йод-123» и, на его основе, радиофармпрепарата «Йодофен», который имеет высокую степень востребованности при диагностике сердечно-сосудистых заболеваний. Апробация препарата в НИИ кардиологии РАМН показала его высокую эффективность. В 2006 году институт произвел и поставил радиофармпрепараты в медучреждения 19 городов Сибирского и Уральского регионов на сумму 5,8 млн. руб.
Продолжались исследования по проекту "Развитие инновационной деятельности Томского инновационного центра по измерению физических и эксплуатационных свойств новых материалов и покрытий". В 2006 году центром для организаций и предприятий Томской области и Сибирского региона выполнены работы с общим объемом финансирования 1340 тыс. руб.
По всем направлениям исследований получены научные и технические результаты, в большинстве случаев обладающие существенной новизной и являющиеся приоритетными.
Наиболее существенные из них:
Создан метод расчета теоретических импульсных распределений изобар в ядрах и сечений их фотовыбивания. Определены дифференциальные сечения реакций (gamma, pi+ p) как функции кинетической энергии протонов при фиксированных углах протона и пиона для ядер 4He, 12C и 16O.
Впервые получены экспериментальные сведения о Т21 компоненте тензорной анализирующей способности реакции фоторождения отрицательно заряженных пионов на дейтронах. Экспериментально и теоретически исследованы зависимости Т21 компоненты тензорной анализирующей способности от различных кинематических параметров исследованной реакции.
Измерены угловые характеристики когерентного переходного излучения в предволновой зоне. Разработана теоретическая модель для создания метода невозмущающего измерения длины электронных сгустков на основе когерентного излучения Смита-Парселла с подавлением эффекта предволновой зоны. Развит и реализован в экспериментальной установке метод измерения длины электронных сгустков. Измерена длина электронных сгустков пучка микротрона с энергией электронов 6.1 МэВ.
Измерены спектральные и энергетические характеристики параметрического рентгеновского излучения (ПРИ) и дифрагированного тормозного излучения (ДТИ) при прохождении 5,7 МэВ электронов через кристаллы вольфрама и пиролитического графита. Продемонстрирована возможность создания на базе этих эффектов квазимохроматического рентгеновского источника, альтернативного дорогостоящим накопительным кольцам.
Впервые экспериментально обнаружено параметрическое рентгеновское излучение ядер. Излучение было зафиксировано при прохождении в кристаллах кремния и пиролитического графита ионов углерода С12 с энергией 2,2 ГэВ.
Изучены закономерности преобразования кинетической энергии сталкивающихся плазменных потоков в энергию магнитного поля внутри плазменной индуктивности LC-контура. Полученные экспериментальные результаты представляют интерес для решения проблемы формирования плотных протяженных плазменных структур с высокой температурой светимости, в том числе для формирования активной среды рентгеновского лазера.
На ядерном реакторе ИРТ-Т впервые в мире выполнен эксперимент по поиску нейтронных ядер (нейтронных кластеров) с числом нейтронов 10 или более, находящихся в связанном состоянии. В основу эксперимента положен метод наведенной активности.
Разработана физическая модель изменения энергетического спектра ионного потока вблизи проводящих и диэлектрических мишеней. Установлены закономерности изменения ускоряющего потенциала на поверхности проводящих и диэлектрических материалов, коэффициента ионно-электронной эмиссии с поверхности диэлектрических материалов и наносимых покрытий в зависимости от концентрации плазмы и амплитудно-частотных характеристик отрицательного потенциала смещения на образцах.
Созданы математические модели эрозии металлов под действием импульсных пучков заряженных частиц и потоков плазмы. Установлено, что основным механизмом эрозии металлов под действием высокоинтенсивных импульсных пучков заряженных частиц с плотностью мощности потока излучения, превышающей 106..107 Вт/см2, является испарение.
Исследован процесс формирования мощных ионных пучков в новом типе газового ионного диода с радиальным изолирующим магнитным полем. Разработан метод оптимизации процессов формирования плазмы в диоде с конической фокусировкой для генерации пучка протонов.
Разработаны метод и его аппаратное обеспечение для комплексного исследования структурного, фазового, элементного состава осажденных углеродных покрытий и их трибологических характеристик - нанотвердости, модуля Юнга, адгезионной прочности, коэффициента трения, шероховатости. Получены углеродные покрытия, в составе которых кроме аморфного и алмазоподобного углерода содержится большое количество (30-95%) кристаллического углерода в виде фуллеренов С60 и С70.
Изучены закономерности синтеза тонкопленочных покрытий на трековые мембраны, получены данные о процессах формирования микроструктур на их основе.
Предложен и исследован новый класс импульсно-периодических релятивистских магнетронных СВЧ генераторов с внешней связью резонаторов. Показано, что введение внешних связей значительно повышает стабильность колебаний, позволяет управлять параметрами излучения, и открывает новые возможности использования таких релятивистских магнетронов, обладающих более высокой эффективностью.
Проведено теоретическое и экспериментальное исследование модовой структуры электромагнитного поля в триоде с виртуальным катодом и обратной активной связью. Показано, что регулируемая обратная связь может быть реализована с помощью подвижного рефлектора, расположенного на оси анододержателя триода. Получена зависимость генерируемой мощности излучения от местоположения отражателя, которая имеет периодический характер с периодом, зависящим от частоты излучения.
Предложен и реализован новый метод получения меченого технецием-99m антибиотика из класса фторхинолонов и стабильного реагента для изготовления радиофармпрепарата «99m-Тс, Ципрофлоксацин» с целью диагностики инфекционно-воспалительных заболеваний. Проведены медико-биологические испытания препарата «99m-Тс, Ципрофлоксацин» на инфицированных животных.
Разработан плазмохимический метод подготовки объектов к нейтронно-активационному анализу. С использованием этого метода проанализированы мхи-биомониторы, как свидетели техногенного влияния предприятий на экосистему исследуемых промышленных центров.
Международная научно-образовательная лаборатория поляризационных явлений в ядерных процессах
Цель деятельности лаборатории - развитие фундаментальных научных исследований, направленных на решение проблем физики нуклон-нуклонного взаимодействия и структуры дейтрона, а также элитного образования на базе сотрудничества с ведущими научными организациями и университетами зарубежных стран.
Руководитель лаборатории - Стибунов Виктор Николаевич, д.ф.-м.н., профессор.
Направления исследований:
Динамика электромагнитного взаимодействия нуклонов и ядер в области средних энергий, структура простейшей ядерной системы - дейтрона на малых межнуклонных расстояниях.
Физические аспекты трансмутации отходов атомной энергетики и электроядерного метода производства энергии на нуклотроне ОИЯИ.
Основные задачи:
Обеспечить дальнейший прогресс в решении фундаментальных проблем физики нуклон-нуклонного взаимодействия, получая новую, превосходящую мировые аналоги, информацию из проводимых поляризационных экспериментов.
Создавать на базе лаборатории уникальное оборудование и приборы. Совершенствовать экспериментальную методику внутренней поляризованной мишени электронных накопителей ИЯФ СО РАН в соответствии с международными стандартами и современными направлениями научных исследований РФ.
Привлекать ученых, научные коллективы из-за рубежа для проведения совместных исследований.
Развивать научно-техническую базу для фундаментальных научных исследований в результате совместной деятельности с зарубежными партнерами.
Привлекать к работе лаборатории молодых ученых, специалистов, магистрантов (в том числе из-за рубежа), студентов.
Подготовить «Исследовательский проект» для участия в международном конкурсе грантов «INTAS» на 2006 - 2007 гг.
Материально-техническая база:
Измерения компонент тензорных асимметрий в эксклюзивных реакциях фоторождения пионов на дейтронах и фоторасщепления дейтрона проводятся совместных с ИЯФ СОРАН экспериментах на электронном накопителе ВЭПП-3 в Новосибирске. Используется тензорно-поляризованная мишень с достаточно высокой степенью поляризации и плотностью, высокоэффективный и прецизионный поляриметр внутренней мишени и растянутый во времени пучок излучения высокой интенсивности. Многое из этого было создано в последние годы с участием нашей лаборатории в ИЯФ СОРАН. Пучки с такими параметрами формируются в электронных накопителях, созданных в мировом ускорительном центре - ИЯФ СОРАН. В лаборатории имеется широкий набор средств вычислительной техники, создан комплекс программных продуктов для обработки данных, полученных на многоплечевом детекторе, имеются стенды для отладки полупроводниковых и сцинтилляционных детекторов.
Лаборатория 23 НИИ ЯФ ТПУ
Была создана 20.02.1986 г. и сделала себе имя на изучении процессов взаимодействия мощных радиационных полей с твердым телом. Исследования были ориентированы на решение проблем, связанных с повышением радиационной стойкости изделий электронной техники на космических летательных аппаратах.
Параллельно были инициированы работы по технологическому применению пучков заряженных частиц и плазмы, которые постепенно стали основными в тематике лаборатории.
Основные направления научных исследований коллектива:
Диссипация энергии мощных импульсных пучков заряженных частиц в твердом теле. Перенос вещества в конденсированной фазе, эрозия поверхности и другие процессы, вызванные высокоинтенсивным облучением.
Исследование поведения физических свойств поверхности твердого тела, обработанного ионным пучком или плазмой. Разработка технологий модифицирования поверхности ионными пучками и низкотемпературной плазмой.
Разработка оборудования для осаждения модифицирующих покрытий на поверхность твердых тел с помощью пучков заряженных частиц и плазмы магнетронного разряда. Руководитель: д.ф-м.н., профессор В.П. Кривобоков.
Научные исследования лаборатории направлены на изучение механизмов взаимодействия пучков заряженных частиц и плазмы с поверхностью твердого тела.
Взаимодействие МОЩНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ ПУЧКОВ заряженных частиц с твердым телом активно исследуется на протяжении последних трех десятилетий. Первые публикации на эту тему появились практически сразу после создания импульсных ускорителей и привлекли внимание специалистов. В них было показано, что при переходе от непрерывного к высокоинтенсивному импульсному режиму облучения происходит качественное изменение природы радиационно-стимулированных процессов. Особенно это заметно для микро- и наносекундных пучков. Данное обстоятельство помимо чисто научных задач породило значительные надежды на возможность технологического применения импульсных ускорителей заряженных частиц для модифицирования физико-химических свойств материалов и изделий.
Наиболее важная задача в разработке радиационных технологий - прогноз изменения структурно-фазового состояния облученной поверхности.
Основное внимание сосредоточено на процессах, имеющих место при не очень больших плотностях потока энергии, когда в облучаемом веществе могут существовать любые фазовые состояния. Эта ситуация сопряжена с необходимостью использовать самые сложные варианты модели, но она имеет наибольшее практическое значение, так как именно в данной области проявляются максимальные технологические возможности импульсных ускорителей.
В области исследования плазмы в системах со скрещенными электрическим и магнитными полями лаборатория работает по следующим направлениям:
Исследование свойств плазмы магнетронного разряда.
Исследование и оптимизация магнетронных источников плазмы (высокочастотных и на постоянном токе).
Изучение процессов взаимодействия плазмы и низкоэнергетических пучков заряженных частиц с поверхностью твердого тела.
Разработка физических основ технологии нанесения модифицирующих покрытий с заданными свойствами на поверхность твердого тела.
Разработка источников плазмы магнетронного типа, ионных источников с замкнутым дрейфом электронов, систем управления плазменными установками, элементов вакуумных систем.
Разработка технологии нанесения теплосберегающих покрытий на листовое стекло на основе плазмы магнетронного разряда.
Разработка технологии проектирования, изготовления и использования плазменных установок.
НИИ ЯФ и г. Томск
На протяжении всего времени деятельность института тесно связана с городом Томском, его научными и производственными организациями.
Эту деятельность институт вел в следующих направлениях:
1. Подготовка научных кадров для вузов города Томска и создание на его базе новых научных учреждений.
2. Выполнение научных исследований для учреждений города Томска.
3. Оказание шефской помощи в строительстве жилья и учреждений соцкульбыта г. Томска, участие в заготовке кормов для сельского хозяйства и благоустройстве г. Томска.
Институт с его уникальным научным оборудованием является базой для подготовки научных и инженерно-технических кадров. За время существования институт подготовил свыше 42 докторов и 340 кандидатов наук. Многие из бывших сотрудников института, начавшие в нем свой научный путь, стали руководителями институтов и кафедр вузов города Томска.
На базе лаборатории НИИ ЯФ, руководимой будущим академиком Месяцем Г.А., был организован Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Академии наук. НИИ ЯФ сыграл большую роль в создании новых научно-исследовательских институтов, появившихся позднее при Томском политехническом институте и вне его: Института электронной интроскопии, Институт высоких напряжений, Института автоматики и электромеханики. Институт с первых дней существования был базой для подготовки инженерных кадров. В лабораториях института проходят производственные и преддипломные практики, выполняют дипломные и лабораторные работы студенты ТПУ и вузов Томска.
Институт выполнял научно-исследовательские работы для ряда производственных предприятий г. Томска. На приборном заводе было налажено производство малогабаритных бетатронов, широко используемых в дефектоскопических приборах и медицине (руководитель – В.Л. Чахлов). Выполнялись работы для подшипникового завода (магнитные сепараторы шлама – руководители Епонешников В.Н., Романов Ю.А.), инструментального завода – упрочение инструмента с помощью пучков заряженных частиц – руководители Рябчиков А.И., Ремнев Г.Е.). Большая работа по внедрению разработанных в институте ядерно-физических методов определения примесей в полупроводниках велась в НИИ ПП (Чернов И.П., Кузнецов Б.И., Ятис А.А., Мамонтов А.П.).
Под руководством Кривобокова В.П. разработаны установки и технология нанесения покрытий на листовое стекло больших размеров с целью модифицирования его оптических свойств. Установки успешно эксплуатируются в России и за рубежом, в том числе на ряде предприятий г. Томска (НИИ ПП, «Технотом», НИИ ЯФ).
С момента пуска ядерного реактора сотрудники института Глухов Г.Г., Резчиков В.И., Алешин Г.Н., Меркулов В.Г. проводили исследования в области нейтронно-активационного анализа материалов и его применения. В 1976г. в рамках программы «Город» велись работы по комплексному изучению влияния техногенных факторов на здоровье человека и состояние биосферы, выработке научно-обоснованного прогноза развития ситуации и рекомендаций мер по коррекции нежелательных последствий техногенного воздействия на состояние антропогеобиоценозов. Разработанные в институте методики определения 25-30 элементов в нефти и нефтепродуктах были использованы Институтом химии нефти СО РАН (г. Томск) для выявления закономерностей распределения микроэлементов по компонентам и фракциям нефти Западной Сибири, поведения металлов процессе переработки нефтяного сырья. В последствии в институте было освоено производство трековых мембран и начато производство бытовых мембранных фильтров питьевой воды. Большой вклад в освоение фильтров внес коллектив циклотрона (руководитель – Комов А.И.) и лаборатория под руководством Головкова В.М.
Как и все организации города, в советское время НИИ ЯФ принимал участие в строительстве жилья и объектов соцкультбыта. Монтаж технологического оборудования институт вел на птицефабрике и Кузовлевском тепличном комбинате, в бассейне «Томь» и Технопарке, привлекался к обустройству стадиона «Труд», участвовал в благоустройстве Лагерного сада.
Институт длительное время оказывал помощь сельскому хозяйству в заготовке кормов.
В последующем институт активно работал с медиками г. Томска и региона. Работа велась в двух направлениях: нейтронная терапия и производство диагностических радиофармпрепаратов на базе излучательных установок института.
Нейтронная терапия
Использование рентгеновского излучения для лечения раковых опухолей и других заболеваний в мире началось буквально через несколько месяцев после открытия В. Рентгена в 1895 г.
В СССР и в России центров нейтронной терапии не имелось. После детального ознакомления отечественных ученых с зарубежным опытом применения нейтронов в онкологии, РАМН и Онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина (Москва) в 1979г. обратились к физическим лабораториям страны с предложением организовать центр нейтронной терапии. На это предложение откликнулся только НИИ ЯФ при ТПУ. Понимая важность и престижность этой работы, сотрудники НИИ ЯФ за короткий период разработали и создали нейтронный канал, коллиматор нейтронов и физическую защиту, специальное кресло, была подготовлена процедурная комната, выделены необходимые помещения и необходимая измерительная аппаратура. Создание центра нейтронной терапии как нового для России вида лечения злокачественных опухолей было обусловлено тем обстоятельством, что по соседству с НИИ ЯФ открывался НИИ онкологии ТНЦ СО РАМН. Применение циклотронных быстрых нейтронов в онкологии впервые в России началось в 1983 году, когда на циклотроне Р-7М НИИ ЯФ был смонтирован нейтронный канал циклотрона, создан центр нейтронной терапии и пролечен первый онкологический больной. Ввиду сравнительно небольшой средней энергии нейтронов (около 7,5 МэВ) учеными НИИ онкологии ТНЦ СО РАМН было выбрано направление преимущественного лечения поверхностно расположенных опухолей в области головы и шеи. Ими же были разработаны и научные методы планирования нейтронной терапии, а также методы смешанной нейтронно-фотонной терапии и нейтронной терапии в совокупности с химиотерапией. После создания в НИИ онкологии ТНЦ СО РАМН маммологического центра нейтронная терапия стала проводиться и больным с опухолями молочной железы, а также с опухолями щитовидной железы.
Циклотрон, таким образом, в практике томских врачей стал необходимым и обязательным инструментом в лечении онкологических больных.
Длительное время на циклотроне НИИ ЯФ ведется регулярное лечение онкологических больных, накоплен огромный научный и практический опыт применения быстрых нейтронов от циклотрона в онкологии.
Производство диагностических радиофармацевтических препаратов на базе облучательных установок НИИ ЯФ
На сегодняшний день Томск является единственным городом за Уралом, где имеется исследовательский ядерный реактор ИРТ-Т и ускоритель заряженных частиц – циклотрон Р-7М, на которых можно производить короткоживущие радионуклиды для медицинской диагностики. Синтезируемые на их основе радиофармпрепараты (РФП) широко используются во всем мире для обнаружения на ранних стадиях онкологических заболеваний, заболеваний сердечно-сосудистой системы, головного мозга, печени, почек, легких и других важнейших органов и тканей. Доставка таких препаратов из центральных областей России, где сосредоточено и основное производство, в отдаленные регионы Сибири практически невозможна по причине их малого срока годности. В этой связи, начиная с 1985г., в НИИ ЯФ были начаты исследования по получению наиболее высокоинформативных и часто используемых препаратов на основе технеция-99 m, таллия-199, йода-123.
Так, на реакторе был создан первый отечественный экстракционный генератор технеция-99 m с полным дистанционным управлением, который после приемки комиссией Мрнздрава СССР был задействован для ежедневного обеспечения радиологических лабораторий г. Томска стерильным препаратом технеция-99 m.
В 90-х годах в НИИ ЯФ была изготовлена опытная партия модернизированных установок для Радиевого института им. В.Г. Хлопина (г. Санкт-Петербург), Института атомной энергии им. И.В. Курчатова (г. Москва) и Института ядерных исследований и ядерной энергетики Болгарской АН (г. София). В 1999 г. в институте был разработан не имеющий аналогов малогабаритный генератор для автономного использования непосредственно в радиологических лабораториях медучреждений. Такая установка задействована также и в областной клинической больнице г. Кемерово.
Параллельно на циклотроне проводились исследования по разработке технологий получения радиофармпрепаратов на основе таллия-199. Здесь впервые в мировой практике был изготовлен и внедрен в практическое здравоохранение препарат «Таллия хлорид, 199Т1» для кардиологических исследований. Работы по созданию радиофармацевтических препаратов ведутся в тесном контакте и при участии НИИ кардиологии ТНЦ СО РАМН, где был проведен весь объем доклинических и клинических исследований.
На ядерном реакторе проводятся исследования по созданию производства сорбционных генераторов технеция-99 m для обеспечения потребностей ядерной медицины всего Сибирского региона. Производство генераторов, совместные поставки с генераторами препаратов таллия-199 и йода -123 должны решить проблему с дефицитом диагностических средств, и, в конечном итоге, повысить качество медицинского обслуживания населения.
Директора НИИ ЯФ
Чучалин Иван Петрович (директор НИИ ЯФ ТПИ в 1958 - 1968 гг.) – доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки и техники РСФСР (1985 г.).
Под руководством И.П. Чучалина в НИИ ЯФ была создана уникальная научно-техническая база, включавшая сложные электрофизические установки: бетатроны, микротроны, циклотрон, электростатический генератор. Он принял активное участие в создании синхротрона «Сириус» на 1,5 ГэВ, руководил работами по системе питания электромагнита, системы инжекции, по проведению пуско-наладочных работ и др. Запущенный в феврале 1965 г. синхротрон «Сириус» являлся самым мощным в стране и одним из крупнейших в мире. На нем был проведен большой объем фундаментальных исследований по физике ускорения заряженных частиц, физике ядра и элементарных частиц, физике твердого тела. Многие сотрудники, участвовавшие в создании синхротрона и проводившие на нем исследования, стали крупными учеными, докторами, кандидатами наук. На синхротроне проводятся научные исследования, в том числе совместно с учеными из США, Японии.
В июле 1967 г. осуществлен запуск исследовательского атомного реактора ИРТ-1000. В сооружении объектов реактора и жилого поселка «Спутник» Ч. внес большой вклад. Исследовательский реактор НИИ ЯФ – единственный на территории Сибири и Д. Востока, на нем проводятся исследования, связанные с изучением природных ресурсов, развития производственных сил, практической медицины этого региона. НИИ ЯФ стал базой подготовки научных и инженерных кадров для ряда направлений науки и техники, в т.ч. оборонной промышленности. Ныне это один из ведущих НИИ ядерно-физического профиля в системе высшего образования. Научные исследования сотрудников института получили признание научной общественности в стране и за рубежом.
В 1968 - 1970 гг. – старший научный сотрудник НИИ ЯФ – докторант. Докторская диссертация им защищена в Совете ТПИ в январе 1971 г. на тему «Основные вопросы разработки, исследование и усовершенствование синхротрона на 1,5 ГэВ». С 1970 по 1972 гг. – научный руководитель объекта «Сириус» НИИ ЯФ, возглавлял сектор высоких энергий для подготовки и проведения физических экспериментов.
Диденко Андрей Николаевич (директор НИИ ЯФ в 1968 - 1988 гг.) – доктор физико-математических наук, профессор, член-корреспондент РАН.
За период его деятельности в НИИ ЯФ при ТПИ была создана томская школа физиков-ядерщиков, получившая широкую известность в стране и за рубежом.
На базе уникального комплекса электронных и протонных ускорителей с широким диапазоном энергии заряженных частиц, включающего электронный синхротрон на 1500 МэВ «Сириус», сильноточный бетатрон на 25 МэВ, электростатический генератор на 2,5 МэВ, циклотрон с диаметром полюсов 1,2 м, исследовательский реактор, сильноточный ускоритель «Тонус» и др., были проведены исследования по широкому кругу проблем в области ядерной физики, в том числе физики высокотемпературной плазмы, физической электроники и др., подготовлен большой отряд ученых, специалистов. Большое внимание уделял внедрению результатов исследований института в народное хозяйство.
Усов Юрий Петрович (директор НИИ ЯФ в 1988 - 1997 гг.) – доктор технических наук, профессор. На годы директорства Усова НИИ ЯФ пришлось самое тяжелое время для российской науки в ее новейшей истории. Для НИИ ЯФ это был особенно трудный период, т. к. основная его научная тематика ориентирована на фундаментальные исследования, базирующиеся на дорогостоящих экспериментах с использованием энергоемкого крупномасштабного оборудования. Резкое сокращение бюджетного финансирования, практически полное отсутствие заказов по оборонной тематике, наличие в «хозяйстве» НИИ ЯФ атомного реактора с поселком-спутником, целой галемы ускорителей заряженных частиц, включая синхротрон «Сириус», потребовали от всего коллектива НИИ ЯФ, руководства ТПУ огромных усилий по спасению института. Большая тяжесть лежала на плечах директора НИИ ЯФ У. Институт выстоял, хотя и с серьезными потерями высококвалифицированных кадров, и начал постепенно восстанавливать свой потенциал.
Заслуга Усова в том, что опираясь на коллектив, он сумел удержать институт на плаву, а затем и придать движение в направлении развития. Был решён ряд серьёзных задач.
Во-первых, удалось сдать 9-этажный жилой дом, в котором многие из сотрудников НИИ ЯФ получили долгожданное жильё. К сожалению, это была последняя стройка, когда жилье - давали… Посёлок "Спутник" был передан на баланс города Томска, таким образом, коммунальные расходы института серьёзно сократились. Принципиально новым направлением деятельности института стало освоение международного научного пространства, поскольку именно в этот период Томск стал открытым, и у наших зарубежных коллег появилась возможность приезжать в некогда закрытый "наукоград". Так появилась получили возможность для заключения международных контрактов.
Тогда же в рамках Межправительственных соглашений Гор-Черномырдин Департамент энергетики США поддержал предложения института по созданию объектовой системы физической защиты. США интересовала прежде всего охрана ядерного топлива. Таким образом, система, обеспечивающая сохранность ядерного топлива, учёт и контроль, создавалась, в том числе, при финансовой поддержке с их стороны. В тот же период НИИ ЯФ заключил ряд контрактов с Францией, Израилем, Китаем, США. Определённый положительный эффект это возымело, хотя не всё проходило гладко… У. довелось решать проблему выполнения этих контрактов в условиях, когда живые деньги сразу снимались со счёта института на погашение задолженности за энергопотребление.
В целях выживания и сохранения кадрового потенциала были созданы несколько филиалов при институте. Это была вынужденно-необходимая мера, на которую пошли только для того, чтобы НИИ не перестал существовать, сохранить высококвалифицированный научный коллектив.
Характерно, что когда ситуация изменилась в лучшую сторону, практически за один день филиалы были ликвидированы, и институт вновь стал единым. При этом, несмотря на малые объёмы финансирования научные работы продолжались. Были – минимальная заработная плата, нередкие задержки… Тем не менее, этот критический момент был успешно преодолён.
Институт практически не потерял свой интеллектуальный потенциал: удалось сохранить на уровне 90 процентов научного персонала.
Рябчиков Александр Ильич (директор НИИ ЯФ в 1997 - 2008 гг.) – доктор физико-математических наук, профессор.
Основное научное направление – физика пучков заряженных частиц, ускорительная техника, ионная имплантация, новые методы плазменного осаждения покрытий. Создано новое научное направление, основанное на новых методах получения сильноточных импульсно-периодических пучков ускоренных ионов и плазменных потоков с использованием вакуумной дуги и нетрадиционных методов ионно-лучевой, ионно-плазменной обработки материалов. По результатам научных исследований опубликовано более 150 научных работ в уетральной печати, из них более 30 работ – в зарубежных изданиях.
Кривобоков Валерий Павлович (директор НИИ ЯФ с января 2010 г.) – доктор физико-математических наук, профессор.
Большое внимание уделяет созданию новых промышленных технологий модификации поверхности твердых тел с помощью плазмы магнетронного разряда. Под его руководством разработан ряд лабораторных и промышленных установок, которые получили международное признание благодаря их высокой эффективности и надежности. За последние 10 лет более двадцати аппаратов этого типа были изготовлены и внедрены на промышленных предприятиях России, Чехии, Японии, Южной Кореи, Швейцарии и других стран. Лаборатория, руководимая Кривобоковым В.П., входит в категорию лидирующих в России в этой области.
Источники
1. Николаев М.Г.. «Ректор Томского политехнического института А.А. Воробьев. Воспоминания, размышления». Изд-во «Красное знамя», Томск, 2000г. – 142с.
2. http://www.mathnet.ru/php/organisation.phtml?option_lang=rus&orgid=5365
3. Журнал ТПУ «Томский политехник»/Издание Ассоциации выпускников ТПУ; № 10, Томск, 2004г. – 199с.
4. http://portal.tpu.ru/departments/laboratory/lab11/history
5. http://past.tpu.ru/html/nii-yf.htm
6. http://past.tpu.ru/html/nii-yaf-04.htm
7. http://past.tpu.ru/html/nii-yaf-06.htm
8. http://past.tpu.ru/html/lab-nucl.htm
9. Гагарин А.В.. «Профессора Томского политехнического университета». Т.3, ч. 2 - Томск: Изд-во ТПУ, 2006.
10. Гагарин А.В. «Профессора Томского политехнического университета». Т.3, ч. 1 - Томск: Изд-во ТПУ, 2005.
11. http://za-kadry.tpu.ru/article/3254/3879.htm
12. Гагарин А.В., Ушаков В.Я. Профессора Томского политехнического университета 1991-1997 гг. – Томск: Изд-во НТЛ, 1998.
13. http://za-kadry.tpu.ru/article/3308/5292.htm
14. Николаев М.Г. «Политехники – родному Томску». Изд-во «Красное знамя»; Томск – 2001, 246 с.
15. Материалы фондов Комплекса музеев Томского политехнического университета.
16. И.П. Чучалин "Первый...Второй...Пятнадцатый..."/И.П. Чучалин; Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во ТПУ, 2015. - 151 с.
17. Видео о НИИ ядерной физики ТПИ - https://www.youtube.com/watch?v=OPwdDG3_8Z4