Российский научный центр (РНЦ) «Курчатовский институт» является ведущим отечественным исследовательским учреждением в области ядерной энергетики. В Советском Союзе он был известен как Институт атомной энергии. Назван в честь ученого-ядерщика Игоря Курчатова.
Усмирить атом
Основан Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» в 1943 году с целью разработки ядерного оружия. До 1955 года известен под секретным названием «Лаборатория № 2 Академии наук СССР». Большинство советских ядерных реакторов были спроектированы в институте, в том числе Ф-1, ставший первым реактором за пределами Северной Америки.
С 1955 года в Курчатовском институте осуществляются фундаментальные эксперименты в области термоядерного синтеза и физики плазмы. Именно здесь были разработаны реакторы типа «токамак», в том числе:
- "Токамак Т-3".
- "Токамак Т-4".
Данные реакторы позволили провести первые мировые эксперименты по исследованию свойств плазмы. Т-4 запустили в 1968 году в Новосибирске, проводя первую квазистационарную термоядерную реакцию синтеза.
Пионеры науки
Первым директором НИЦ «Курчатовский институт» был А. А. Логунов – выдающийся советский физик-теоретик, ректор МГУ им. М. В. Ломоносова с 1977 по 1992 годы. Именно при нем учреждение стало самостоятельным научным центром мирового уровня. До этого около года НИЦ был филиалом московского Института теоретической и экспериментальной физики, где еще в 1958 году началось сооружение протонного синхротрона У-7 (прототипа У-70).
Более масштабный проект – ускоритель протонов на 50 ГэВ – было решено запустить на другой площадке, вне Москвы. В его проектировании и сооружении непосредственно участвовали многие выдающиеся ученые и инженеры института.
Создание наукограда
Фундаментальные исследования в области физики высоких энергий всегда были тесно связаны с работами по освоению атомной энергии. Поэтому руководитель Лаборатории № 2 И. В. Курчатов, стоявшей у истоков советского атомного проекта, всячески способствовал исследованиям на ускорителях и развивал их.
В 50-х годах возникла идея сконцентрировать научную работу в одном месте. Курчатов был одним из тех, кто активно поддержал идею сооружения под Серпуховом протонного суперускорителя на энергию 70 ГэВ, предназначенного для физических исследований. При выборе основания под ускоритель были обследованы около 40 площадок в разных концах страны. В результате выбор пал на площадку под Серпуховом, расположенную на очень ровной и твердой скальной породе.
Весь город Протвино был создан именно под задачи строительства института: в связи с этим происходило становление городской инфраструктуры, социальных, культурных, бытовых, энергетических и прочих сфер. Недаром город имеет статус наукограда.
Ускоритель У-70
В январе 1960 года под Серпуховом развернулась масштабная стройка крупнейшего на тот момент в мире ускорителя. Во время строительства под контролем НИЦ «Курчатовский институт» применялись самые новые технологии. По воспоминаниям инженеров, точность расчетов и работ при прокладке кольца была сравнима с расчетом полета космического корабля. Благодаря этим измерениям строители замкнули тоннель синхротрона с точностью до 3 мм.
Ускорительный комплекс У-70 (вначале он назывался «Серпуховский синхрофазотрон») был построен в 1967 году под руководством А. А. Логунова. Это огромная сверхсложная инженерная система. Она представляет собой гигантскую по окружности вакуумную камеру, свернутую в кольцо и размещенную в электромагните весом 20 000 тонн. Кстати, он пять лет (до 1972-го) был крупнейшим в мире.
Принцип работы ускорителя следующий. При разгоне частиц до скоростей, близких к скорости света, и их взаимодействии с мишенью рождается множество разнообразных вторичных частиц, которые регистрируются сложнейшими детекторами ядерного излучения. После компьютерной обработки экспериментальных данных ученые восстанавливают картину взаимодействия ускоренной частицы с веществом, делая выводы о свойствах внутриядерных частиц, о параметрах теоретических моделей фундаментальных взаимодействий.
Достижения и неудачи
Многие исследования на У-70 (которые идут в институте и сегодня) по-настоящему прорывные. Уже в первых экспериментах на ускорителе У‑70 были открыты антиядра гелия-3 и трития, содержащие по три антинуклона. Позже были обнаружены более 20 новых частиц с уникальными свойствами, благодаря чему ученые смогли объяснить ряд процессов, происходящих во Вселенной.
Вскоре после этого разработан проект нового ускорителя – протон-протонного коллайдера на энергию 3×3 ТэВ, который стал бы самым мощным в мире. К концу 1989 года была выполнена значительная часть работ, было почти закончено сооружение гигантского подземного кольца для ускорителя. Все работы, к сожалению, пришлось заморозить и свернуть в 90-е годы. Впрочем, опыт ученых и инженеров, участвовавших в сооружении «советского коллайдера» в Протвино, оказался впоследствии очень востребованным при создании Большого адронного коллайдера в Швейцарии.
День сегодняшний
В Курчатовском институте расположено 27 ядерных исследовательских реакторов, из которых 7 демонтированы и один временно отключен. 19 реакторов все еще находятся в эксплуатации в соответствии с данными МАГАТЭ. Курчатовский институт сотрудничает с некоторыми ведущими российскими университетами, такими как:
- Университет Ломоносова.
- Московский физико-технический институт.
- Московский государственный технический университет им. Баумана.
На их базе создана междисциплинарная система научной подготовки. Например, это привело к созданию отделов нанотехнологий, биотехнологий, информатики и когнитивных наук.
В Курчатовском институте действует докторантура (23 кафедры) и аспирантура, где дают углубленные знания по 16 специальностям. Учреждение является главным научным координатором деятельности в области нанобиотехнологий, наносистем и наноматериалов в Российской Федерации. Институт участвует в нескольких международных исследовательских проектах: CERN, XFEL, FAIR, немецко-российская лаборатория по использованию синхротронного излучения и других. Главная сфера деятельности учреждения - проведение исследований фундаментальных свойств материи и элементарных частиц с помощью ускорителя заряженных частиц.
Организационная структура
До 1991 года Курчатовский институт подчинялся Министерству атомной энергии. В ноябре 1991 г. учреждение было реорганизовано в Государственный научный центр, управляемый непосредственно российским правительством. В соответствии с уставом организации, его президент теперь назначается премьер-министром в соответствии с рекомендациями «Росатома».
В феврале 2005 года руководителем учреждения назначен Михаил Ковальчук. Курчатовский институт, чтобы стать основной организацией, координирующей усилия в области нанотехнологий в России, в феврале 2007 года выиграл соответствующий тендер.
