Ужгородський мікротрон може об’єднати ядерних фізиків усього Єврокарпатського регіону

Адронний коллайдер – загадкова і не надто зрозуміла назва, яка, проте, протягом кількох останніх років, постійно обговорюється у всьому світі. 
Практично кожен краєм вуха чув про намагання вчених розігнати елементарні частинки до надсвітлової швидкості і експериментальним шляхом відтворити міні-модель того, що відбулося через тисячні долі секунди після Великого Вибуху. 
Однак, не всі знають, що в нашому малому Ужгороді є свої  прискорювачі елементарних частинок: як в УжНУ – це бетатрон, мікротрон М-7, так і значно потужніший мікротрон М-30 в Інституті електронної фізики НАН України. І хоча результати досліджень, що проводяться на ньому може менш амбітні, однак вони також важливі як для фундаментальної ядерної фізики – дають більш повні знання про будову атомних ядер, а також  мають значний прикладний характер.  В світі, окрім Ужгорода є тільки дві установки як М-30 – в Інституті фізичних проблем у Москві та у Ядерному центрі Росії в місті  Обнінськ, тому й не дивно, що проводити наукові досліди з допомогою нашого прискорювача приїжджають науковці не тільки з усієї України, але й з-за кордону. А у 2003 році мікротрон М-30 отримав статус Національного надбання України.
Від космосу до нуклеосинтезу
Знаходиться диво-прилад у мікрорайоні Шахта обласного центру в відділі фотоядерних процесів Інституту електронної фізики НАН України. До речі, цей відділ  – один із трьох академічних ядерних центрів України, (інші два розміщені у містах-мільйонниках – Києві та Харкові), який має ліцензію МАГАТЕ для роботи із радіоактивними ізотопами та досліджень у сфері ядерної фізики. Там, спустившись у підземелля лабораторного корпусу, можна відчути себе задіяним у зйомках чергового науково-фантастичного фільму. Потрапляючи у пультову мікротрона, одразу ж бачите сучасні комп’ютери, хоча, до слова, сам мікротрон сконструйовано у далеких 70-их. Проте кілька років тому унікальний прилад перевели на сучасну систему керування, розповідає провідний інженер відділу Іван Мегела. Розібратися у всіх технічних нюансах, формулах та цифрах, що висвітлюються на екранах – й годі – це завдання професіоналів – фізиків-ядерників.
Однак, вельми цікавою для кожного «простого смертного» може видасться екскурсія до мікротронного залу, – власне, місця, де розташований прискорювач, з допомогою якого проводиться опромінення. Та перед тим, як потрапити у «святая-святих», доведеться здолати кілька поворотів коридором. На стіні перед входом у зал розташовані спеціальні штирі – розроблені для індивідуальної безпеки кожного, хто навідується у мікротронну залу. На вигляд – це звичайні металеві видовжені циліндри. Проте функція у них дуже важлива – кожен, хто входить до залу, бере із собою один із штирів, таким чином спрацьовує система блокування – оператор не може увімкнути мікротрон, допоки усі штирі не будуть встановлені на місце. 
Тож як відбувається запуск мікротрона? Спершу гасне світло, згодом звучить попереджувальний сигнал і блокується вхід до мікротронної зали. До речі, оператор не може ввімкнути мікротрон, допоки після дзвінка не пройде 30 секунд. Це такий запобіжний захід, на випадок, якщо раптом людина зайшла до мікротронного залу і не взяла штир. Таким чином вона матиме шанс вибратися з небезпечної зони після того, як почує сигнал. Потрапляти під дію радіації не варто нікому, тож людей від променів прискорювача відділяють стіни, товщиною 2 метри. Коли мікротрон увімкнуто, над дверима пультової запалюється попереджувальний надпис «Мікротрон ввімкнено!». Тож далі кімнати керування ніхто не йде. Та й після завершення роботи приладу фізики не поспішають навідуватися у мікротронну залу. Кажуть, потрібно, аби пройшло як мінімум півгодини, а краще – більше. Логічно було б перейнятися у цьому зв’язку питанням екологічної безпеки. Проте, запевняють фізики, екологічно небезпечних наслідків у результаті роботи мікротрону практично ніяких не виникає, оскільки при роботі можуть утворюватися лише ультракороткі ізотопи, тож шкоди довкіллю поза межами зали не завдається. Тим більше, що проблеми радіоекології – їх профільна тема. 
У день нашого візиту мікротрон запускали для опромінення органічних амінокислот. «Це новий напрямок роботи, додаткові наукові розробки, якими зараз займається суміжний підрозділ нашого інституту – відділ квантової електроніки», – пояснює Іван Мегела. Ціль роботи – вивчення механізму стійкості органічних сполук до радіації, особливостей їх мутацій в умовах природної та космічної радіації.
Машинний зал – ще одне цікаве для екскурсанта місце. Побачена перед тим камера прискорювача – виявляється, була лише «вершиною айсберга». Адже саме в машинній залі розташовані практично усі «нутрощі» мікротрона – важливі прилади, які й забезпечують «життєдіяльність» прискорювача. Двигуни, кабелі живлення, магнетрон… Від кількості агрегатів та установок – розбігаються очі. Усі вони функціонують, працюють та шумлять. Внаслідок усієї цієї злагодженої роботи радіочастотні хвилі короткої довжини, потужністю 12 мільйонів ват у імпульсі подаються хвилеводами у вакуумну камеру в резонаторі якої здійснюється прискорення електронів, швидкість яких вже на другій орбіті близька швидкості світла. В залежності від числа орбіт, що використовуються, енергія електронів змінюється  від 1 МеВ до 30 МеВ. «1-30 МеВ – це дуже цікавий діапазон, важливий для розуміння природи стійкості матерії та ряду прикладних застосувань», – каже завідувач відділу, доктор фізико-математичних наук, професор Володимир Маслюк. «Важливою особливістю прискорених на мікротроні електронів є їх  висока моноенергетичність . І ми в цьому плані не маємо конкурентів. Це все одно, що порівнювати звичайну лампочку і лазер. Так ось – наш мікротрон – це лазер».
Для чого ж потрібен мікротрон? Загалом напрямків досліджень та наукових розробок на основі ужгородського прискорювача дуже багато: це енергетика, ядерна медицина, радіаційна фізика, радіоекологія, космічні технології, спеціальна техніка, наприклад, для АЕС, тощо. А проведені дослідження ізомерних, або довгоживучих станів збуджених ядер раніше були відзначені Державною премією України в галузі науки і техніки.
У радянські часи саме тут, на базі ужгородського ядерного відділу проводились усі дослідження, що були пов’язані з космосом. Для цього був сконструйований спеціальний стенд, який моделював фактори космічної радіації. Тож перед польотом у космос усе обладнання спершу піддавали необхідним тестуванням тут, на землі, в Ужгороді, де провірялася їхня радіаційна стійкість.
Проте в ужгородського мікротрону не лише славне минуле. Він активно задіяний у новітніх наукових та технічних розробках. До прикладу, створенні матеріалів із новими властивостями, дозиметрії іонізуючих випромінювань, розробки енергетичних реакторів нового покоління. 
 «Несподівано, наші результати по збудженню важких ядер на мікротроні М-30 стали затребуваними для нового напрямку в науці – нуклеосинтезу, що досліджує як створювалися у Всесвіті атомні ядра та хімічні елементи. До речі, для цих цілей і створено згадуваний Великий адронний коллайдер», – каже професор Маслюк. «Для досліджень в цьому напрямку якраз якнайкраще виявився придатним саме ужгородський мікротрон. Аби провести їх, на Закарпаття приїжджають науковці із інших наукових центрів. Серед наших здобутків також участь у міжнародному проекті „КОРОНАС-ФОТОН”, координатор від України проф. Дудник О.В. (м. Харків),  по створенню, калібруванню та розміщенню в космосі телескопа ядерних частинок для діагностики стану земної кори.»
 «У перспективі, наша установка може бути важливим чинником для реалізації регіонального міжнародного наукового кластера, наприклад, з колегами із Дебрецена, що мають інший тип прискорювача – циклотрон у галузі ядерно-фізичних досліджень. Саме створення таких дослідницьких кластерів із спільним використанням унікального обладнання є головна перспектива розвитку регіональної науки», – вважає Володимир Маслюк.
СНІД переможе ядерна медицина?
Інша перспективна галузь для досліджень, яка зараз, як ніколи на часі – це ядерна медицина, що пропонує цілий набір діагностичних та терапевтичних методик. «На тепер лікарю важливо поряд із використанням новітніх томографічних (рентгенівських та ЯМРТ) методів залучати ті, що дозволяють вивчати особливості функціонування організму хворого. Це реалізує, зокрема, так звана ізотопна діагностика. Вона на порядок менш шкідлива і полягає у тому, що певний ізомер атомного ядра «прив’язується» до ліків, і таким чином дає змогу побачити із середини, яким чином працюють органи, показує сам принцип їх функціонування. У нас є напрацювання по «виготовленню» на мікротроні М-30 саме цих ядер-міток для медичних цілей», – розповідає Володимир Трохимович. «Маємо також цікаві результати по радіаційній імунології, по методах активації захисних функій організму людини, що є перспективними для лікування СНІДу. 
Попереду непроста дорога по впровадженні цих методик у медичну практику», – каже Володимир Маслюк.
Радіоекологія – ще один перспективний напрямок, важливий для вивчення як глобальних змін довкілля, так і їх регіональних характеристик по впливу техногенних факторів на якість життя наших краян. Такі дослідження потребують, навпаки, лабораторій з низькими рівнями радіації, оскільки досліджуються природні або фонові характеристики випромінювання зразків довкілля. «Наші гори грають велику роль у забезпеченню якості водних та повітряних ресурсів країн Східної та Центральної Європи. Вони дуже чутливі до різноманітних техногенних та антропогенних факторів, адже хмари лишають увесь бруд на горах. Тож гірські масиви є індикаторами забруднення довколишнього середовища. У нас для його визначення є необхідна апаратура. Наприклад, після подій на Фукусімі, через тиждень наші установки зафіксували, що справді там був викид. Потім це підтвердили і в Болгарії, і в Франції», – каже професор.
З цієї теми ужгородські фізики вже робили доповіді у Братіславі та Дубно. А цього року доповідь з радіоекології Володимир Маслюк разом з іншими українськими вченими представляв у Брюсселі. 
«2-га глобальна програма наших досліджень – це проект «Тиса» – міжнародна колаборація для проведення моніторингу на Тисі з використанням ядернофізичних методів.
«А ріки відіграють функцію очищення гір. Через повені відбувається самоочищення гір. Таким чином стан Тиси впливає на стан усього біоетносу, що проживає в її басейні», – пояснює Володимир Маслюк, додаючи, що вивчення стану Тиси наразі є дуже важливим для усього єврокарпатського регіону.
Ядерні дослідження – розкіш?
Ядерна наука дорогий, але престижний напрямок досліджень. Тим не менше ще з десяток років тому ужгородському ядерному відділу жилося скрутно. «У перші роки незалежності у нас у відділі питання стояло на виживання … Дещо легше стало у 2003 році, коли наш мікротрон отримав статус Національного надбання, що дало змогу залучити додаткове державне фінансування на утримання інфраструктури. Ми повні оптимізму на гарне майбутнє нашої науки», – каже Володимир Маслюк.
 У той же час завідувач відділу підкреслює, що зараз його структура – самоокупна. «Є договори, які покривають наші витрати. У бізнесу є зацікавленість з нами співпрацювати. Наприклад, ми знову на наступний рік включені в програму співпраці із знаменитим «Південмашем».  
Дозована, контрольована радіація (а саме такою ми тут «володіємо») зараз дуже дорога у світі. Але ми свідомі, що не можемо створити «оазис благополуччя» в окремій структурі. Якби промисловість працювала, то і у нас були б замовлення на дослідження. А так, їх значно менше, ніж могло б бути», – зітхає професор …