Физико-энергетическому институту - 75 лет
Воспоминания. Живая история

История

Более 75 лет мы разрабатываем самые передовые технологические решения в области ядерной энергетики и безопасности

Георгий Николаевич Смиренкин

Георгий Николаевич Смиренкин родился 8 декабря 1929 г. в Москве. Его школьные годы пришлись на военное время. В 1941 г. он закончил четвёртый класс, за пятый класс сдал экзамены экстерном и только в 1943 г. продолжил обучение в нормальной школе. Окончил школу в 1947 г. с золотой медалью и без экзаменов поступил на физический факультет МГУ, который окончил в 1952 г.

На работу в Лабораторию «В» (первоначальное название Физико-энергетического института) был принят в январе 1953 г. Кандидатскую диссертацию защитил в 1958 г., докторскую – в 1973 г. Назначен по конкурсу начальником лаборатории № 6 в 1964 г., ученое звание профессора присвоено в 1973 г. и в 1994 г. – звание Заслуженный деятель науки и техники РФ. Ушел из жизни 18 октября 1994 г. после продолжительной, тяжелой болезни.

Стиль работы Георгия Николаевича с самого начала его научной деятельности был унаследован от его любимых и уважаемых учителей – А.И. Лейпунского и И.И. Бондаренко. Их главным принципом всегда было желание совместить глубокое проникновение в физическую природу исследуемых явлений с практическим применением полученных результатов для решения важнейших технических задач, в частности основной задачи ФЭИ – разработки реакторов на быстрых нейтронах.

Жизнь в физике деления для ГН, как его обычно назвало большинство коллег, началась с измерений <ν> – среднего числа быстрых нейтронов на акт деления. Для тепловых нейтронов значения <ν> уже были неплохо измерены для основных делящихся ядер, но зависимость числа нейтронов от энергии возбуждения ядер предсказывалась с большой неопределенностью. Для быстрых реакторов такая зависимость имеет первостепенное значение, ее исследования были одной из главных задач Лаборатории № 6, которую до 1963 г. возглавлял И.И. Бондаренко. Первые измерения этой зависимости, выполненные в 1955–1957 гг. представлены в отчетах ФЭИ, имевших ограниченное использование. Основные результаты этих измерений были опубликованы в 1958 г. в кратком виде в журнале «Атомная энергия» и в более полном объеме в докладе И.И. Бондаренко на второй Женевской конференции. Дальнейшие исследования множественности нейтронов деления продолжались более двух десятилетий, и в них было накоплено значительное количество данных, крайне важных для надежного проектирования быстрых реакторов.

Второй по значимости характеристикой делящихся ядер являются сечения деления, измерения которых для ключевых нуклидов уран-плутониевого топливного цикла проводились интенсивно группой ГН в середине 50-х годов. Для важнейших делящихся нуклидов 233U, 235U, 239Pu и 240Pu были измерены как интегральные сечения, так и угловые распределения продуктов деления в диапазоне энергий нейтронов до 2,5 МэВ. Впоследствии эти данные использовались в качестве базовых для отечественной системы групповых констант БНАБ (Бондаренко – Николаев – Абагян – Базазянц), разработанной для практических расчетов быстрых реакторов.

В 50-х годах все ведущие научные сотрудники лаборатории №6 принимали непосредственное участие в работах по пуску и исследованию характеристик реакторов на быстрых нейтронах БР-2, БР-5, по экспериментальной верификации расчетов этих реакторов.

При анализе полученных данных ГН всегда стремился глубже понять физическую природу наблюдаемых характеристик процесса деления. 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 числа нейтронов, а также кинетических энергий и угловых распределений продуктов деления. Был выполнен большой объем экспериментальных исследований этих вариаций, только малая часть которых помещена в настоящем сборнике.

Теоретический анализ накопленной экспериментальной информации, подтвердив некоторые качественные предсказания модели каналов, в то же время показал существенные противоречия 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. Эта модель в последующие годы оказалась чрезвычайно плодотворной для физики деления, и в ее обоснование и развитие работы Г.Н. Смиренкина внесли огромнейший вклад.

В 1964–1967 гг. ГН инициировал работы по изучению фотоделения ядер на тормозном спектре микротрона Института физических проблем РАН (Москва). Для регистрации событий деления в условиях интенсивного фона гамма-квантов было предложено использовать трековые детекторы из стекла и слюды. Достоинства фотоделения для изучения каналовых эффектов очевидны ввиду малых значений вносимых в ядро угловых моментов, но именно методика трековых детекторов сыграла определяющую роль в успехах проведенных исследований. Анализ сечений и угловых распределений фотоделения четно-четных ядер 232Th, 238U и 240Pu уверенно поддержал теорию двугорбого барьера деления. Были обнаружены глубокие подбарьерные аномалии сечений фотоделения, объяснение которых возможно только в рамках этой теории. Детальное рассмотрение всех полученных результатов содержится в обзоре, опубликованном в УФН.

Результаты одного из этапов исследования фотоделения были зарегистрированы 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).

В семидесятые годы ГН организовал широкомасштабную программу измерения сечений деления трансурановых ядер, важных для задач трансмутации радиотоксичных отходов ядерной энергетики в быстрых реакторах. Измерения были выполнены для 18 нуклидов, включая высокорадиоактивные изотопы америция и калифорния. Эти данные позднее были подтверждены многими зарубежными работами, и они используются с высоким приоритетом в современных библиотеках рекомендованных ядерных данных и в настоящее время.

Огромный экспериментальный материал по сечениям деления актинидов был использован ГН для построения согласованной систематики параметров двугорбого барьера и делимости актинидов, более надежной, чем предыдущие эмпирические систематики делимости ядер. Такая систематика позволяет предсказывать характеристики деления многих нейтронно-дефицитных ядер, экспериментальное изучение которых невозможно из-за короткого времени жизни.

В начале семидесятых годов ГН инициировал также масштабные исследования сечений деления доактинидных нуклидов легкими заряженными частицами, которые проводились совместно с группой В.Н. Околовича на изохронном циклотроне ИЯИ АН КазССР в Алма-Ате. Они были направлены на более корректное определение барьеров деления и моментов инерции переходных конфигураций делящихся ядер, а также изучение оболочечных и сверхтекучих эффектов в таких переходных состояниях. Проведены измерения сечений деления и угловых распределений фрагментов деления более чем 30 изотопов в реакциях, индуцируемых протонами, дейтронами, альфа-частицами и ионами He-3.

Анализ полученных данных продемонстрировал важность оболочечных эффектов для описания вероятности деления околомагических ядер. Оболочечные «падения» параметра плотности уровней были хорошо известны и раньше, но впервые было показано, что для последовательного описания свойств возбужденных нуклидов очень важно учитывать энергетическую зависимость параметров плотности уровней, в частности исчезновение «падений» при высоких энергиях возбуждения. Для учета этого было предложено феноменологическое описание параметра плотности уровня, связывающее его энергетические вариации с величиной оболочечных поправок к энергиям связи ядер. Было также показано, что для согласованного анализа всей совокупности данных о делимости доактинидных ядер очень важным является учет ротационного увеличения плотности уровней деформированных ядер и эффектов сверхтекучести ядер при энергиях возбуждения меньше 10–12 МэВ. Основные результаты проведенных исследований обобщены в обзоре ЭЧАЯ 1977 г.


В восьмидесятые годы интерес ГН и его алма-атинских коллег сместился к массо-энергетическим распределениям деления доактинидных ядер. Было обнаружено, что при низких энергиях возбуждения ядер в окрестности свинца, наряду с хорошо известным симметричным способом деления, всегда присутствует компонента ассиметричного «холодного» деления, соответствующая компактным конфигурациям осколков в точке разрыва. Такая асимметричная составляющая быстро уменьшается с понижением заряда и массы делящегося ядра и практически исчезает при A≈200. Показано, что асимметричное деление в свинцовой области является прямым следствием бимодальной долинной структуры барьеров деления ядер в широком диапазоне массовых чисел от изотопов талия до изотопов фермия. Детальное обсуждение полученных результатов представлено в обзоре ЭЧАЯ 1988 г.

В начале девяностых годов исследования доактинидных ядер сместилось к реакциям, индуцированным тяжелыми ионами. Основной целью было изучение асимметричного деления ядер в области массовых чисел А<200 и его связи с компактным симметричным делением изотопов фермия. Полученные результаты представлены в последней главе сборника. К сожалению, тяжелая болезнь оборвала участие ГН в последующих работах.

В течение почти тридцати лет ГН был бесспорным лидером исследований деления ядер в ФЭИ и движущей силой многих инициатив и разработок в этой важной области ядерной физики в Советском Союзе. Список его научных работ включает более 350 наименований, написанных в сотрудничестве с сотней соавторов более чем дюжины учреждений. Он был притягательным центром влияния и вдохновения для многих людей, впечатленных не только его энциклопедическими знаниями ядерной физики, но и его блестящей, теплой, открытой личностью.

Наша теперешняя свобода контактов и путешествий пришла к ГН слишком поздно. У него не нашлось возможности посетить международные научные мероприятия за пределами Советского Союза. Но его работы достаточно хорошо известны мировому сообществу физиков-ядерщиков, они докладывались его учениками и коллегами на многих международных конференциях.

За время жизни Г.Н. Смиренкина физика деления ядер получила беспрецедентное развитие как по объему накопленной экспериментальной информации, так и по ее теоретическому осмысливанию. Его вклад в это развитие, равно как в обеспечение практической ядерной энергетики прецизионными ядерными данными, огромен.

А. В. Игнатюк

К 60-летию Г. Н. Смиренкина

Пусть годов за плечами немало,
Но задора горит огонек,
И по-прежнему лих, как бывало,
Ваш надежный, двугорбый конек.
Вы в делении задали жару
И во славу Калужской земли
Показать, где зимуют омары,
И варягам, и грекам смогли.
Коллектив – золотые ребята! –
Все преграды с дороги сметут,
И кучны, и дружны, как опята,
Только свистни, они тут как тут.
Не привыкли запрашивать втрое,
Ничего под себя не гребли,
Гигавольтных гигантов не строя
За народные гигарубли.
Пусть у всех нынче губы – не дуры,
Вы постигли секрет ремесла:
Не структура важна, а фактура,
И уменье – главнее числа.
Есть, что вспомнить, и пройдено много.
Тверды руки, и порох Ваш сух.
Пусть и дальше прямою дорогой
Вас ведет несгибаемый дух.

8.12.1989

Из воспоминаний