ДИАГНОСТИКА БЫСТРОПРОТЕКАЮЩИХ ПРОЦЕССОВ
Вера ПАРАФОНОВА, журналист
Отечественные измерительно-информационные технологии для ядерных исследований во весь голос заявили о себе в 1950-е годы.
Спрос на них был продиктован успешным развитием нашей атомной промышленности, науки и техники. А начало их практическому использованию положило испытание
в августе 1949 г. первого советского ядерного заряда РДС-1, что потребовало надежной регистрации быстропротекающих процессов, сбора и обработки данных, характеризующих ионизирующее излучение. С тех пор измерительные приборы для изучения физики взрыва прошли в своем развитии несколько этапов: от устройств с большим энергопотреблением, выполнявших определенные, но ограниченные функции, до сложных многофункциональных автоматизированных систем, соответствующих современному техническому уровню атомной отрасли.
ФОРМИРОВАНИЕ НОВОГО НАПРАВЛЕНИЯ
На первых порах принципиально новые приборные средства создавали в структурах АН СССР, например в Лаборатории измерительных приборов под руководством академика Игоря Курчатова* (ныне Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»), затем — в отраслевых учреждениях: Всероссийском научно-исследовательском институте экспери-
ментальной физики* (г. Саров Нижегородской области) и ВНИИ технической физики (г. Снежинск Челябинской области)**. Однако они не могли полностью удовлетворить запросы быстро развивающейся отрас-
*См.: А. Водопшин. В гостях у академика Харитона. — Наука в России, 2009, № 5 (прим. ред.).
**См.: В. Парафонова. Электростанция на дейтерии. — Наука в России, 2002, № 3 (прим. ред.).
*См.: Е. Велихов. Его мечта — создать солнце на Земле. — Наука в России, 2003, № 1 (прим. ред.).
Главный корпус НИИ импульсной техники.
Научный руководитель и главный конструктор (1970-1987 гг.) НИИ импульсной техники Виктор Михайлов.
Осциллографические регистраторы первого поколения СУР1 и СВР5 (1960-1970 гг.).
ли. И в 1961 г. в Москве на базе электровакуумной лаборатории Института химической физики АН СССР, которым руководил академик Николай Семенов, было создано специальное подразделение — филиал КБ-25, входившее в состав Министерства среднего машиностроения. Через год его преобразовали в НИИ импульсной техники. В разное время учреждение возглавляли доктор технических наук Борис Степанов (1961-1965 гг.), доктор физико-математических наук Александр Веретенников (1966-1987 гг.), академик Виктор Михайлов (1987-1989 гг.), Евгений Бершак (1989-1997 гг.), доктор технических наук Константин Даниленко (1997-2009 гг.).
Перед московским НИИ поставили непростую задачу: обеспечить техническими средствами и методиками физические измерения, проводимые в ходе ядерных испытаний на полигонах Министерства обороны СССР — Семипалатинском* и Северном**. Позже коллективу поручили разработать систему контро-
*Семипалатинский ядерный полигон, расположенный в Республике Казахстан, создан в 1947 г. как часть советского атомного проекта. В августе 1949 г. здесь провели испытание первой советской атомной бомбы. Закрыт в 1991 г. См.: Р. Петров. На ядерном полигоне. — Наука в России, 1995, № 1; А. Кокошин. Ядерное сдерживание и национальная безопасность России. — Наука в России, 2000, № 1 (прим. ред.).
**Северный (Новоземельский) ядерный полигон, созданный в 1954 г. по постановлению Совета Министров СССР, находится на территории крупнейшего в европейской Арктике архипелага Новая Земля. См.: В. Бочаров, В. Парафонова. Арктический ядерный полигон. — Наука в России, 2010, № 1 (прим. ред.).
ля за ядерными испытаниями на зарубежных полигонах Франции, Америки и Китая. Заметим, приборный парк сразу был ориентирован на функционирование в сложных климатических и механических условиях: эксперименты сопровождались резким различием тепловых режимов, сильными ударными нагрузками и широким спектром ионизирующих излучений. Это диктовало повышенные требования к надежности, качеству измерительной техники, обеспечению сохранности получаемой информации.
Дополнительные трудности вносило и другое обстоятельство: каждый опыт был уникален и неповторим. Один из основателей отечественной школы по диагностике однократных импульсных процессов и созданию специального ядерного приборостроения, ставшего базой физических измерений на полигонных испытаниях, академик (с 1997 г.) Виктор Михайлов*, работавший в НИИ импульсной техники с 1969 г., в книге «Я — ястреб» (М.: Издательство Института стратегической стабильности, 2008) писал: «...при ядерном взрыве, сколь ни была бы точна теория, а вернее, его математическая модель, реалии всегда отличаются». И поэтому на следующий эксперимент надо было выходить с уже проверенной схемой, чтобы по его результатам повышать технические характеристики ядерного заряда или вносить необходимые корректировки для экспериментального подтверждения сделанных расчетов.
*См.: В. Парафонова. Физик-испытатель. — Наука в России, 2009, № 2 (прим. ред.).
Передвижной аппаратурный комплекс для физических измерений на основе регистраторов СУР1 и СРГ5.
«Физика, — любил повторять Михайлов, — это мостик между двумя экспериментами... Впрочем, и моделировать ядерный взрыв без испытаний невозможно, они нужны для поддержания физической науки на соответствующем уровне». Не случайно, будучи министром РФ по атомной энергии (1992-1998 гг.), он включил ядерное машино- и приборостроение наряду с оружейным, энергетическим комплексом, топливным циклом, фундаментальными и прикладными науками в число «пяти китов» Минатома.
СОЗДАНИЕ ИМПУЛЬСНОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Редкая повторяемость генерируемых импульсов (как правило, однократность) — главная особенность многих источников ионизирующего излучения: рентгеновского, гамма-, нейтронного и заряженных частиц. Их длительность находится в микро-, нано-, а зачастую и в пикосекундном временных диапазонах. Измерениями этих физических величин, их формы и энергетических спектров, т.е. диагностикой, занимается специальная область импульсной техники. В одноименном НИИ за 50 лет его существования созданы и введены в эксплуатацию сотни диагностических устройств разного назначения.
Напомним, на первых порах для регистрации однократных процессов использовали осциллографы* с электронно-лучевыми трубками и фотокамерами, фиксирующими на пленку изображение с их экранов. В качестве последних применяли аппараты, созданные на основе серийно выпускаемых моделей «ФЭД» и «Зоркий», предназначенных изначально для любительских съемок. Стоит ли говорить, сколь уязвимой в условиях натурных экспериментов была подобная техника? А для ядерных испытаний, требовавших сохранения информации на фотопленке в сложной радиационной обстановке в течение 2-3 суток, она и вовсе не годилась. Да и разработанные в академических институтах (химической физики, физики Земли и Всероссийском НИИ оптико-физических измерений) осциллографы типа ОК (осциллограф канальный), ИВ (измеритель времени) и ЛОР (лучевой осциллографи-ческий регистратор) разных модификаций тоже были далеки от совершенства.
Решить «приборную проблему» помогли в НИИ импульсной техники. Молодой коллектив, основу кото-
*Осциллограф — измерительный прибор для визуального наблюдения и фиксации случайных, одиночных непериодических и периодических электрических процессов в диапазоне частот от нуля (постоянный ток) до единиц Гигагерц (прим. ред.).
Аппаратурный комплекс Осциллографические регистраторы
для физических измерений СГ1А (внутри). третьего поколения СРГ8 (1980-1999 гг.)
рого составляли специалисты высшей квалификации, в том числе из Сарова и Снежинска, сумел уже к 1970 г. создать оригинальные методики измерений, разработал и передал в серийное производство аппаратуру первого поколения: фотоэлементы, фотоумножители (руководитель работ доктор технических наук Аркадий Берковский) и сцинтилляционные детекторы высокой чувствительности с временным разрешением от 1 до 10 нс на основе электровакуумных приборов (доктор технических наук Олег Козлов и Юрий Брусов), алмазные и пироэлектрические детекторы средней и низкой чувствительности с субнаносекундным разрешением (доктор технических наук Зият Альбиков), а также систему унифицированных многоканальных цифровых регистраторов — преобразователей информации (кандидаты технических наук Владимир Черников и Николай Заболотный). На основе этих и других компонентов в дальнейшем была сформирована серия современных многоканальных цифровых приборов — базовых для измерительных комплексов, обеспечивающих автоматизированный сбор и обработку физической информации, получаемой в ходе эксперимента.
Тогда же здесь появилась и регистрирующая аппаратура — универсальный осциллограф СУР1, растро-
вый регистратор СВР5 и телеметрическая система с масштабно-временным преобразованием ССТП1 (два последних устройства были удостоены в 1974 г. дипломов I степени, золотой, серебряной и бронзовой медалей ВДНХ СССР). Причем схемное решение СВР5 впервые в отечественной промышленности было выполнено на полупроводниковых приборах — транзисторах.
В середине 1960-х годов в институте сложилась команда профессионалов, определившая научно-технический облик предприятия. Среди ее несомненных лидеров были директор и научный руководитель Александр Веретенников, главные конструкторы кандидат технических наук Игорь Архангельский, доктора технических наук Виктор Михайлов и Зият Альби-ков, ведущие специалисты доктора технических наук Аркадий Берковский, Валентин Архипов, Борис Пре-деин, Константин Желтов, кандидаты технических наук Сергей Хромов, Вячеслав Петров, доктор физико-математических наук Мартэн Нечаев.
В плодотворные 1970-е годы в лабораторных корпусах института создали аппаратуру второго поколения, повышающую на порядок временное разрешение измерительных каналов: осциллограф СРГ5 повышенной чувствительности с волоконно-оптическим экра-
Фотоэлектронные умножители и фотоэлементы, созданные в НИИ импульсной техники: СНФТ20, СНФТ5, СДФ15М, СДФ20, СДФ21.
ном и контактной фоторегистрацией, обеспечивающей высокую скорость записи, генераторы наносе-кундных сигналов рентгеновского излучения, малогабари
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.