Физико-энергетическому институту - 75 лет
Воспоминания. Живая история

Николай Семенович Работнов


Николай Семенович Работнов родился 9 марта 1936 г. в Ярославле. Его детские годы пришлись на военное время, и вместе с семьей ему пришлось испытать многие тяготы войны. Ярославль сильно бомбили, город был запасной целью при налетах немецких бомбардировщиков на Москву. Спокойнее стало только после Сталинграда, так что первые годы в школе были уже  без бомб. К счастью, в семье никто не погиб. Отец, прошедший всю войну артиллеристом и закончивший ее в Кенигсберге, вернулся без единой царапины.

В 1949 г. отец получил назначение в город Челябинск-40, в котором велись «закрытые» работы по атомному проекту. Семья, естественно, поехала вместе с ним. Этот этап жизни прекрасно описан в воспоминаниях Николая Семеновича (повесть «Сороковка», журнал «Знамя» 2000 г., № 7). В этом городе в 1953 г. он окончил школу с серебряной медалью и поступил без экзаменов в Московский инженерный институт, позднее переименованный в Московский инженер но-физический институт. После завершения учебы в марте 1959 г. был направлен на работу в Лабораторию «В» (первоначальное название Физико-энергетического института). Двумя годами раньше в г. Обнинск переехали также родители Николая Семеновича, и этот город стал ему родным на всю оставшуюся жизнь.

Главным направлением работ ФЭИ была разработка ядерных реакторов на быстрых нейтронах. Наряду с огромным числом технических задач этого на правления ядерной энергетики, для его успешного развития требовалось также глубокое физическое понимание многих особенностей процесса деления ядер. Совмещение фундаментальных аспектов изучения деления ядер с практическим применением полученных результатов является характерной чертой школы ядерных исследований ФЭИ, созданной работами А.И. Лейпунского, О.Д. Казачковского, И.И. Бондаренко, Л.Н. Усачева и Г.Н. Смиренкина.

Начав работать в теоретическом отделе, Николай Семенович, естественно, также был привлечен к задачам физики деления ядер. В середине 50-х годов О. Бором была предложена концепция каналов деления как переходных состояний над барьером деления, аналогичных низколежащим возбужденным состояниям ядер. Физики ФЭИ одними из первых осознали важность этой концепции для объяснения наблюдаемых вариаций множественности нейтронов деления, а также изменений кинетических энергий и угловых распределений продуктов деления. Был выполнен большой объем экспериментальных исследований этих вариаций, и многие сотрудники теоретического отдела активно привлекались к разработкам теоретического моделирования наблюдаемых эффектов.

В объяснении низколежащих коллективных возбуждений ядер очень плодотворной оказалась обобщенная коллективная модель ядра, предложенная О. Бором и Б. Моттельсоном. В последующее развитие этой модели значительный вклад внесли работы группы Московского университета, возглавляемой А.С. Давыдовым. Так как Александр Сергеевич в 1953—1956 гг. руководил теоретическим отделом ФЭИ, то тесные связи с его группой поддерживались сотрудниками ФЭИ  многие годы. Уже в начальный период работы Н.С. Работнов осознал перспективность прямого сотрудничества с группой А.С. Давыдова и в 1960 г. поступил в заочную аспирантуру МГУ. Его первая научная работа о коллективных возбуждениях неаксиальных ядер была опубликована совместно с А.С. Давыдовым и А.А. Чабаном в престижном зарубежном журнале уже в первый год аспирантуры, вопросы применения обобщенной модели для моделирования каналовых эффектов при делении ядер детально анализировались в другой работе. По результатам этих работ Н.С. Работновым в 1964 г. была успешно защищена кандидатская диссертация.

На последующие исследования Николая Семеновича значительное влияние оказала его полугодичная стажировка в Дании, в знаменитом институте Нильса Бора, состоявшаяся в 1966 г. В процессе стажировки он имел прекрасные возможности ознакомиться с новейшими результатами экспериментальных исследований коллективных возбуждений ядер, обсудить с ведущими мировыми специалистами ряд своих идей по улучшению моделирования таких возбуждений, а также освоиться с новейшими библиотеками вычислительных программ, используемых на зарубежных компьютерах. В те годы отечественная вычислительная техника заметно отставала от зарубежной, и информация о доступных стандартных программах представляла значительный интерес не только для ближайшего круга коллег Николая Семеновича, но и для широкого круга сотрудников других отделений ФЭИ.

На основе развитых методов решения обобщенных уравнений модели показано, что вся совокупность экспериментальных данных по спектрам коллективных возбуждений в подавляющем большинстве четно-четных ядер связана с изменениями их формы. По результатам полученных решений построены систематики, которые по двум параметрам, характеризующим нижайшие коллективные уровни ядер, позволяют построить полный спектр коллективных уровней и рассчитать с хорошей точностью квадрупольные моменты уровней и вероятности электромагнитных переходов между ними. Детально исследованы закономерности бета- и гамма-вибрационных возбуждений переходных ядер, обусловленные их динамической неаксиальностью. В рассмотренных работах значительный интерес представляют не только полученные теоретические предсказания свойств ядер, но и разработанные новые методы решения уравнений коллективной модели, которые могут быть успешно использованы для многих других задач теоретической физики.

Следует отметить, что в середине шестидесятых годов существенно изменились представления физики деления о форме барьеров деления ядер. Теоретический анализ накопленной экспериментальной информации о каналовой структуре барьеров деления, подтвердив некоторые качественные пред сказания модели каналов О. Бора, в то же время показал существенные проти воречия наблюдаемых вариаций анизотропии деления в околопороговой области с представлениями классической одногорбой модели барьера. Противоречия удалось устранить только на основе модели двугорбого барьера деления, предложенной В.М. Струтинским в 1967 г. На ранних этапах развития этой модели важно было понять, какие изменения в общие соотношения статистической теории ядерных реакций вносит такая модель. Основная часть ответов на этот вопрос была получена в рамках анализа проницаемости двугорбого барьера в квазиклассическом приближении. Аналитические формулы квазиклассического приближения хорошо воспроизводят результаты более сложных моделирований проницаемости барьеров деления ядер, и на их основе было получено успешное описание большой совокупности экспериментальных данных о каналовых структурах нейтронных сечений деления ядер и аналогичных структурах сечений фотоделения. По результатам этой работы, Н.С. Работновым в 1972 г. была защищена докторская диссертация.

В последующие годы круг интересов Николая Семеновичащсеуственно сместился к математическим аспектам анализа ядерных данных. В значительной мере это было связано с практическими потребностями ядерной энергетики, перспективные проекты которой требуют переработки больших объемов данных. Работы по этому направлению представлены во втором разделе настоящего сборника. Основные результаты исследований связаны с развитием методов аналитической аппроксимации данных рациональными функциями. На конкретных задачах рассмотрены особенности построения алгоритмов рациональных аппроксимант и специфические особенности вычисления ковариационных матриц погрешностей полученного описания данных. Следует отметить, что эти методы активно использовались в ФЭИ для широкого круга задач, и ссылки на монографию содержатся во многих отечественных и зарубежных публикациях.

На протяжении всех лет работы Николай Семенович активно сотрудничал с экспериментальными лабораториями, и эти контакты были плодотворными для обеих сторон. Особенно плодотворным оказалось такое сотрудничество в изучении фотоделения ядер. Широкомасштабные экспериментальные исследования фотоделения были начаты в середине шестидесятых годов на базе сотрудничества лаборатории Смиренкина Г.Н. с Институтом физических проблем РАН (Москва), где незадолго до этого был сконструирован микротрон, обеспечивающий интенсивные потоки гамма-лучей. Для регистрации событий деления в условиях интенсивного фона гамма-квантов использовались трековые детекторы из стекла и слюды, и именно такая методика сыграла определяющую роль в успехах проведенных исследований. Н.С. Работнов активно участвовал в теоретическом анализе всей совокупности полученных данных, начиная с первых этапов работ. Естественно, что результаты первых экспериментов интерпретировались на основе стандартной модели одногорбого барьера деления. Наблюдаемые угловые распределения фотоделения четно-четных ядер 238U и 240Pu прекрасно подтвердили предсказания модели О. Бора о доминировании квадрупольных каналов при подбарьерном делении ядер и переходе к дипольному делению для надпороговых энергий. Однако в интерпретации разности порогов дипольного и квадрупольного деления возникли определенные противоречия с данными, полученными для порогов деления в нейтронных реакциях.

Переход к модели двугорбого барьера существенно изменил интерпретацию многих экспериментальныхнднаых. В рамках этой модели пороги сечений деления определяются наиболее высоким из горбов, тогда как пороги каналов деления определяются главным образом внешним горбом. Пересмотр всей совокупности данных устранил большую часть имевшихся ранее противоречий анализа угловых распределений фотоделения, и уточненные результаты стали важным подтверждением справедливости новых представлений о сложной структуре барьеров деления ядер. Результаты исследования фотоделения были зарегистрированы в 1982 году как научное открытие СССР № 269 «Закономерности подбарьерного деления четно-четных ядер», совершенное коллективом авторов: Н.С. Работнов, Г.Н. Смиренкин, А.С. Солдатов, Л.Н. Усачев (ФЭИ) и С.П. Капица, Ю.М. Ципенюк (ИФП АН СССР).

Другим направлением физики деления ядер, долгие годы привлекавшим внимание Николая Семеновича, были исследования деления ориентированных ядер. Ориентация углового момента ядера-мишени изменяет соответствующим образом парциальные вклады различных каналов деления, и можно ожидать, что анализ этих изменений даст дополнительную информацию о структуре барьеров деления. К сожалению, выстраивание ядер в техническом отношении оказалось весьма сложной задачей, решение которой заняло много времени. По многим причинам удалось реализовать лишь малую часть планировавшихся экспериментов по делению ориентированных ядер 233U и 235U быстрыми нейтронами. Полученные результаты подтвердили перспективность работ с ориентированными ядрами, но для более полного анализа требовалось существенное уменьшение погрешностей измерений.

Перспективность исследований значительно повысилась при переносе работ на импульсный реактор ОИЯИ (г. Дубна), где удалось провести измерения угловой анизотропии деления ориентированных ядер 235U резонансными нейтронами. Статистические погрешности этих измерений также оказались слишком высокими. Продолжению работ помешала многолетняя остановка реактора на модернизацию и последовавшие за ней болезни и уход из жизни основных исполнителей работ. При обсуждениях планов дальнейших работ на модернизированном реакторе Николай Семенович неоднократно отмечал целесообразность возвращения к исследованиям деления ориентированных ядер. Девяностые годы внесли значительные изменения в жизнь Николая Семеновича. В 1990 г. ему было присвоено ученое звание профессора, в 1991 г. он был избран действительным членом Российской академии естественных наук и в 1994 г. ему присвоено почетное звание «Заслуженный деятель науки Российской Федерации». В 1992 г. он был назначен заместителем директора ФЭИ по фундаментальным исследованиям. В связи с новой должностью он еначал вс более вовлекаться в обсуждение острейших проблем развития ядерной энергетики: поиски оптимальных технологий замыкания ядерного топливного цикла и технологий переработки ядерных отходов.

Наряду с актуальными научными задачами проблемы ядерной энергетики включает в себя множество социальных вопросов национального и международного уровня. Яркие публикации Работнова Н.С. по этим вопросам в журнале «Знамя» получили самое широкое признание общественности. В частности, статья «С дровами в XXI-й век» («3намя», 1992, вып. 2) многократно упоминалась в процессе протестного движения строительству реактора БН-800 жителей Свердловской и Челябинской областей, и, по мнению многих, она сильно способствовала уменьшению общей радиофобии и изменению отношения населения к сооружению реактора. Не менее широкое обсуждение вызывала статья «На державу обидно?» («3намя», 1999, вып. 8), которая удивительным образом отразилась на судьбе самого автора. В целом в «3намени» опубликовано более 30 статей Николая Семеновича, большая часть которых совершенно не связана с его профессиональными интересами. Эти статьи демонстрируют поразительную разносторонность интересов автора, которая была отмечена в 2001 г. специальной премией редакции журнала «За творческий универсализм».

С 2000 по 2002 год Работнов Н.С. работал в должности главного ученого секретаря Минатома России, в 2002-2004 годах — представителем России в Международном проекте по инновационным ядерным реакторам и топлив ному циклу (ИНПРО МАГАТЭ). Работа по Международному проекту оказалась весьма специфической. Надо было анализировать многочисленные предложения государств — участников проекта и выделять в них «золотые зерна», удовлетворяющие интересы всех сторон. Программа ИНПРО разрабатывалась широким кругом экспертов, и значительный вклад Николая Семенович в формирование ее основополагающих документов был специально отмечен руководством проекта.

В начале 2005 г. тяжелое заболевание вынудило Николая Семеновича покинуть МАГАТЭ и после возвращения в Обнинск уйти на пенсию. Он продолжал активно публиковаться в журнале «3намя», по мере сил боролся с болезнью и ушел из жизни 27 октября 2006 г.

Николай Семенович Работнов является ученым мирового уровня, внесшим огромный вклад в широкий круг фундаментальных исследований по ядерной и нейтронной физике. Его пионерские работы по коллективной модели ядра и анализу деления атомных ядер в течение многих лет определяли направления поисковых работ многих теоретиков и экспериментаторов. Новым направлением развития теоретических методов явилась разработка аналитической аппроксимации данных, которая в дальнейшем успешно применялась для анализа и практической оценки большой совокупности разнообразных ядерных данных. Светлый образ Николая Семеновича неизменно сохраняется в памяти его друзей и коллег.

А. В. Игнатюк



К 60-летию Н. С. Работнова

К большой науке полон рвенья,
ФЭИ переступив порог,
Обрел наш Коля уваженье
Опроверженьем многих догм.

Он рано истину усвоил,
Что все проблемы и дела
Решать приятнее и проще,
Глядя на физику шутя.

Барьер двугорбый, для примера,
Не надо в лоб одолевать.
Для прохождения вернее
Эффект туннельный применять.

Аналогично для деленья
Дипольный giant-резонанс
Намного меньше интересен,
Чем квадрупольный мезальянс.

Попытки шуток приложенья
К решениям партийных дел
На долгие запомнил годы
Наш молодой теоротдел.

Ему заботливые дяди
Решили воспитанья ради,
Согласовав между собой,
Дать выговор, затем другой…

Но время нашу жизнь меняет,
И КГБ уж больше нет,
И шуткам Колиным внимает
Нью-Йоркский университет.

Разнообразьем интересов
Он продолжает удивлять,
Стремясь различные явленья
Аппроксимантой заменять.

Обильный урожай успехов
Собрал за годы юбиляр,
И был журналами отмечен
Его литературный дар.

Ему теперь мы пожелаем
Успехов новых множить ряд
И трансмутировать быстрее
Всемирный ядерный заряд.

А.В. Игнатюк
советник генерального директора ФЭИ,
доктор физ.-мат. наук, профессор
1996

Из воспоминаний