Ваш браузер устарел!

Браузер, которым вы пользуетесь для просмотра этого сайта, устарел и не соответствует современным технологическим стандартам Интернета.

Вы можете установить последнюю версию подходящего браузера, воспользовавшись ссылками ниже:


Вернуться к списку УНУ

Галлий-германиевый нейтринный телескоп

Сокращенное наименование УНУ: УНУ ГГНТ

Базовая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт ядерных исследований Российской академии наук»

Ведомственная принадлежность: ФАНО России

Классификационная группа УНУ: Устройства для регистрации природных потоков частиц

Год создания УНУ: 2015

Размер занимаемых УНУ площадей, кв. м: 700

Сайт УНУ: http://www.inr.ru/rus/bno/lggnt.html

Заказать услуги УНУ

Контактная информация:

Местонахождение УНУ:

  • Федеральный округ: Северо-Кавказский
  • Регион: Кабардино-Балкарская Республика
  • 361609, Эльбрусский район, пос. Нейтрино

Руководитель работ на УНУ:

  • Гаврин Владимир Николаевич
  • +7 (866) 3875104; (495) 8510702
  • gavrin@inr.ru

Сведения о результативности за 2017 год (данные ежегодного мониторинга)

Участие в мониторинге: даЧисло организаций-пользователей, ед.: 2Число публикаций, ед.: 10Загрузка в интересах внешних организаций-пользователей, %: 0.00

Информация об УНУ:

УНУ ГГНТ предназначена для мониторинга нейтринного излучения Солнца во всем энергетическом диапазоне, включая область низких энергий, а также для проведения экспериментов по исследованию свойств нейтрино от интенсивных искусственных источников и для прецизионных исследований характеристик искусственных источников нейтрино.  УНУ ГГНТ  размещена в специально построенной подземной лаборатории глубокого заложения Баксанской нейтринной обсерватории Института ядерных исследований Российской академии наук в горах Северного Кавказа в Приэльбрусье. Подземный комплекс с УНУ ГГНТ расположен на расстоянии 3.5 км от входа горизонтального тоннеля, ведущего внутрь горы Андырчи. Толща горных пород над лабораторией составляет 2100 м, что соответствует глубине заложения 4700 метров водного эквивалента (м.в.э.). Для снижения нейтронного и гамма фона от окружающих горных пород помещение облицовано низкофоновым бетоном на основе дунита толщиной 600мм и стальным листом толщиной 7 мм.  Поток мюонов в месте размещения УНУ подавлен в десятки миллионов раз. УНУ ГГНТ – радиохимический детектор солнечных нейтрино с 50 тонной  мишенью из жидкого металлического галлия высокой чисты (содержание примесных нуклидов составляет 10-4 %). Галлиевая мишень равномерно размещена в 7 химических реакторах, в которых поддерживается температура ~31оC (температура плавления галлия 29.8оC). Реактор представляет собой фторопластовую цилиндрическую емкость с толщиной стенок около 40 мм и объемом 2 м3. Фторопластовая емкость помещена в емкость из нержавеющей стали (высота 1.5 м, диаметр 1.6 м). В состав УНУ ГГНТ входят десять химических реакторов, соединенных между собой обогреваемым фторопластовым трубопроводом с фторопластовыми жидкостными насосами, позволяющими перекачивать металлический галлий между реакторами. В установке УНУ ГГНТ предусмотрена система для калибровки детектора компактными искусственными источниками нейтрино, позволяющая размещать радионуклидный источник в центре металлической мишени, при проведении экспериментов по исследованию свойств нейтрино с искусственными источниками нейтрино. В УНУ ГГНТ используется радиохимический метод детектирования, основанный на реакции, предложенной в 1963 году В.А. Кузьминым, 71Ga + nu_e → 71Ge + e-. Электронные нейтрино захватываются ядром изотопа 71Ga галлиевой мишени с образованием радиоактивного изотопа 71Ge с периодом полураспада 11.4 дня. Порог реакции (порог УНУ ГГНТ) составляет 0.233 МэВ и позволяет регистрировать нейтрино от всех нейтрино-образующих реакций, протекающих в Солнце согласно Стандартной Солнечной Модели (ССМ), в том числе pp-нейтрино. Галлиевая мишень чувствительна исключительно к электронным нейтрино, и детектируется чистый поток электронных нейтрино, пришедших на Землю. Поток нейтрино определяется по результатам измерений скорости захвата нейтрино на галлии. В течение месяца происходит «облучение» галлиевой мишени солнечными нейтрино, по окончании экспозиции (около 30 дней) образовавшиеся атомы 71Ge химически извлекаются из галлиевой мишени и помещаются в газовый пропорциональный счётчик. Разработанная уникальная технология извлечения единичных атомов 71Ge из многих тонн металлического галлия позволяет извлекать образовавшиеся в галлиевой мишени атомы 71Ge с эффективностью 97%.    По числу зарегистрированных распадов 71Ge с учетом эффективностей извлечения и регистрации определяется скорость захвата солнечных нейтрино галлием. Разработанные методы регистрации распадов единичных атомов 71Ge в миниатюрных пропорциональных счетчиках позволяют регистрировать редкие распады с эффективностью 75%.  Для калибровки  УНУ ГГНТ  были разработаны методики изготовления компактных интенсивных источников нейтрино. С использованием разработанных методик были изготовлены компактные источники нейтрино на основе радионуклидов 51Cr активностью 0.517 МКи и 37Ar активностью 0.409 МКи, с которыми были выполнены два уникальных калибровочных эксперимента, показавшие неожиданные результаты, известные как «галлиевая аномалия». В 2017 году УНУ ГГНТ поддержана в рамках мероприятия 3.1.1 ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы». Соглашение о предоставлении субсидии № 14.619.21.0009 от 03 октября 2017 года . Уникальный идентификатор работ (проекта) RFMEFI61917X0009 Цель проекта. Модернизация действующей уникальной научной установки Галлий-германиевый нейтринный телескоп (УНУ ГГНТ) для расширения возможностей и обеспечения  решений актуальных фундаментальных задач на переднем крае современной науки - исследование нестандартных свойств нейтрино и поиск осцилляций электронных нейтрино в стерильные состояния на очень коротких расстояниях от высокоинтенсивных источников нейтрино, с целью получения прорывных  результатов и привлечения к сотрудничеству российских и зарубежных ученых. Реализация в ходе проекта разработанных на УНУ ГГНТ технологий создания стартовой мишени из хрома-50 для последующего многократного изготовления на ее базе высокоинтенсивных нейтринных источников 51Cr на предприятиях Росатома.

Главные преимущества, обоснование уникальности установки, в том числе сопоставление УНУ с существующими аналогами, многофункциональность и междисциплинарность УНУ:

УНУ ГГНТ – единственный в России подземный детектор солнечных нейтрино, не имеющий отечественных аналогов. Создан по Распоряжению Правительства от 21 февраля 1980 г, введен в действие в 1987 г. Главной особенностью УНУ ГГНТ является чувствительность к низкоэнергетической части солнечного нейтринного спектра и, что особенно важно, высокая чувствительностью к pp-нейтрино от первичной реакции протон-протонной цепочки термоядерных процессов в Солнце. Скорость этой реакции определяет солнечную светимостью и не зависит от параметров солнечных моделей. Подземный комплекс размещения УНУ ГГНТ занимает второе место в мире по глубине заложения среди действующих подземных лабораторий. (Первое место по глубине заложения, 6000 м.в.э., занимает SNOLAB - нейтринная обсерватория Садбери (Канада), расположенная в шахтной выработке на глубине 2000 м). Кроме УНУ ГГНТ еще только две подземные установки в мире получают информацию о потоках солнечных нейтрино. Это установки Borexino (Национальная лаборатория Гран Сассо, Италия) и Super-Kamiokande (Обсерватория Камиока, Япония). Из них только УНУ ГГНТ и Borexino получают информацию о потоках нейтрино низких энергий. Черенковский водный детектор Super-Kamiokande позволяет также достаточно точно определять и направление прихода нейтрино, но высокий порог детектирования, более 4 МэВ, позволяет наблюдать только борные солнечные нейтрино высоких энергий. Установки являются аналогами только в части решения общей научной задачи, заключающейся в исследовании нейтринного излучения Солнца. По принципу детектирования и по конструкции установки существенно отличаются от УНУ ГГНТ. Принципы детектирования в Super-Kamiokande и Borexino основаны на детектировании электронов отдачи в реакции упругого рассеяния нейтрино на электронах атомов мишени. При таком методе детектирования получают информацию о времени и энергии детектируемого события. При этом с разным сечением взаимодействия в детекторах регистрируются все типы нейтрино: таонные, мюонные и электронные. Основой УНУ ГГНТ является серийно не производимое оборудование, производство которого осуществлялось на территории Российской Федерации. УНУ позволяет получать научные результаты мирового уровня, которые невозможно достичь при использовании другого оборудования. Уникальные возможности установки УНУ ГГНТ будут существенно расширены в результате проводимой модернизации, целью которой является ввод в эксплуатацию не имеющей в мире аналогов установки с двухзонной галлиевой мишенью и создание мощного компактного искусственного источника нейтрино для проведения экспериментов по исследованию свойств нейтрино и осцилляций в стерильные состояния на очень коротких расстояниях от высокоинтенсивного источника нейтрино.

Наиболее значимые научные результаты исследований (краткое описание):

1) На УНУ ГГНТ измерена величина скорости захвата нейтрино с энергией выше 0.233 МэВ на галлии с точностью 5.5 %, которая составляет 64.4 +3.6/-3.7 SNU (Solar Neutrino Units/Солнечных Нейтринных Единиц). 2) Из измеренной величины скорости захвата нейтрино с энергией выше 0.233 МэВ на галлии с использованием результатов других солнечных нейтринных экспериментов (GALLEX, GNO, Cl, SNO и Borexino) впервые получена скорость первичной реакции водородной цепочки протекающего в Солнце термоядерного синтеза, в которой выделяется подавляющая часть энергии, излучаемой Солнцем. Показана стабильность солнечной светимости в пределах 14% в течение сотен тысяч лет: нейтрино дают информацию об энерговыделении в Солнце в пределах временного периода проводимых измерений, а солнечная светимость определяется фотонами, выход которых из центра Солнца на поверхность за счет медленного процесса диффузии занимает сотни тысяч лет. 3) В калибровочных экспериментах с искусственными источниками нейтрино на галлиевой мишени обнаружен эффект, широко известный сейчас как «галлиевая аномалия», который наряду с аномальными результатами, полученными в ускорительных и реакторных нейтринных экспериментах, может быть указанием на осцилляционные переходы электронных нейтрино в стерильные состояния на очень коротких расстояниях. 4) Разработана базовая концепция эксперимента по поиску осцилляционных переходов электронных нейтрино в стерильные состояния на очень коротких расстояниях, недоступных для других проектов, на галлиевой мишени с высокоинтенсивным источником электронных нейтрино. 5) Разработана методика изготовления высокоинтенсивного (3 МКи) искусственного источника нейтрино на основе радионуклида 51Cr, включая технологию безотходного изготовления стартовых мишеней для эффективной наработки радионуклида в ядерном реакторе. 6) Разработаны методики и установки для прецизионного измерения характеристик (3 МКи) искусственного источника нейтрино на основе радионуклида 51Cr. В рамках программы научно-исследовательских работ по поиску стерильных нейтрино, проект BEST (Baksan Experiment on Sterile Transitions), разработана конструкторская документация и изготовлен калориметр для высокоточного измерения активности искусственного источника нейтрино на основе изотопа Cr-51 активностью 3,5 МКи и выше. Калориметр состоит из измерительной системы, выполненной по схеме проточного калориметра, и биологической защиты из вольфрамового сплава. Первые результаты по определению метрологических характеристик измерительной системы показали, что в режиме постоянного тепловыделения при мощностях более 100 Вт тепловыделение может быть измерено с точностью лучше 0,2 %. Полученная точность измерения относится к числу лучших в мире достигнутых в калориметрических измерениях активностей высокоактивных источников ионизирующего излучения. Калориметр может быть использован в любых экспериментах с источниками по исследованию нестандартных свойств нейтрино [Journal of Physics: Conf. Series 798 (2017) 012140].

Направления научных исследований, проводимых на УНУ:

  • мониторинг солнечной активности нейтринного излучения Солнца во всей области энергетического спектра, включая низкие энергии;
  • исследование свойств солнечных нейтрино (вероятности выживания солнечных электронных нейтрино, приходящих на Землю);
  • разработка экспериментальных методов поиска стерильных нейтрино, в осцилляциях электронных нейтрино на очень коротких расстояниях от компактных высокоинтенсивных искусственных нейтринных источников;
  • разработка технологии создания компактного высокоинтенсивного искусственного источника нейтрино 51Cr;
  • подготовка эксперимента на исследовательских и промышленных атомных реакторах по созданию компактного высокоинтенсивного искусственного источника нейтрино 51Cr;
  • создание новых методик и установок для прецизионного измерения характеристик (тепловыделение, гамма-излучение) высокоинтенсивных искусственных источников нейтрино.

Приоритетные направления (указ Президента РФ N 899):

  • Науки о жизни
  • Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика

Фотографии:

Состав УНУ и вспомогательное оборудование: (номенклатура — 6 ед.)

Галлий-германиевый нейтринный телескоп
Фирма-изготовитель:  ИЯИ РАН
Страна происхождения:  СССР (до 1991 года включительно)
Год выпуска:  1987
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Галлий-германиевый нейтринный телескоп представляет собой крупномасштабную радиохимическую установку, позволяющую проводить извлечение из металлического галлия массой до 80 тонн единичные атомы германия-71, и затем определять количество извлеченных атомов по их распаду в пропорциональном счетчике. В состав Галлий германиевого нейтринного телескопа входят следующие основные системы: -    10 специальных химических реакторов для размещения галлиевой мишени и извлечения микроколичеств германия из металлического галлия; -    галлиевая мишень из металлического галлия чистотой 99,9999% массой 50 тонн; -    система концентрирования извлеченных образцов германия 10 4 раз; -    установка синтеза и очистки газообразного соединения германия (гидрида германа) и транспортировки его в пропорциональный счетчик; -    системы глубокой очистки и прецизионной дозировки реактивов; -    АСУ ТП на базе модулей Opto 22; -    две 8 канальные низкофоновые системы регистрации распадов германия-71, сбора и обработки данных.

Лабораторный гамма-детектор
Фирма-изготовитель:  ORTEC
Страна происхождения:  Соединённые Штаты Америки
Год выпуска:  2012
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Коаксиальный гамма-детектор для измерения гамма-излучения Model GEM20P4-70 с горизонтальным криостататом - CFG-PH4 и  дьюаром на 30 литров - DWR30. Диапазон регистрируемых энергий гамма-излучения: 40 кэВ - 10 МэВ. Диаметр капсулы 70 мм. Гарантированные технические характеристики при азотном охлаждении:   - относительная эффективность регистрации фотопика на линии 1,33 МэВ: 20 %   - энергетическое разрешение  на линии 122 кэВ:  0,82 кэВ   - энергетическое разрешение  на линии 1,33 МэВ: 1.8 кэВ   - отношение пик/комптон:                          52:1

Подземный комплекс глубокого заложения
Фирма-изготовитель:  Метрострой
Страна происхождения:  СССР (до 1991 года включительно)
Год выпуска:  1987
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Подземный комплекс УНУ ГГНТ расположен на расстоянии 3500 м от входа двух штолен, ведущих в центральную часть  горы Андырчи.  Толщина горных пород над комплексом составляет 2100 м, что соответствует глубине заложения 4700 метров водного эквивалента. Основное помещение лаборатории представляет собой цилиндрическую выработку диаметром 15 м, длиной 60 м, шириной в основании 12 м и высотой 10 м. Общий объем выработки составляет 7000 м3. Для снижения фона от гамма-квантов помещение облицовано низкофоновым бетоном на основе дунита толщиной 600 мм и стальным листом толщиной 7 мм. Для устройства рабочих площадок с технологическим оборудованием смонтированы несущие металлоконструкции. В состав подземного комплекса входят также инженерное оборудование, обеспечивающее жизнедеятельность лаборатории в подземных условиях (электроподстанция, компрессорные установки, парогенераторы, система кондиционирования, специальные вытяжная и приточная вентиляции и т.д.), размещенное в сопряженных с лабораторией горных выработках

Установка двухзонной галлиевой мишени
Фирма-изготовитель:  Юнимет
Страна происхождения:  Россия
Год выпуска:  2012
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Состав Установки : 1. контейнер для размещения и облучения мишеней, состоящий из внешней цилиндрической емкости рабочим объемом 9м³ с наружным обогревом, и внутренней сферической емкости объемом 1,15 м, с независимыми системами заливки и откачки жидкой мишени, интегрированными с ГГНТ; 2. манипулятор для работы с источником; 3. АСУП, осуществляющая контроль температуры в Установке, заливку и перекачку мишени , управление манипулятором. Установка предназначена для безопасного облучения жидкометаллической мишени искусственным радионуклидным источником хром-51 и перекачки мишени из Установки в реакторы ГГНТ и обратно.

Участок регенерации галлия
Фирма-изготовитель:  ИЯИ РАН
Страна происхождения:  Россия
Год выпуска:  2004
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Участок регенерации галлия для получения металлического галлия из растворов, образующихся при работе галлий-германиевого телескопа, в составе установки для получения щелочного электролита из кислых галлиевых растворов, цементатора для получения металлического галлия из щелочного электролита и установки очистки металлического галлия от германия.

Химико-аналитическая лаборатория
Фирма-изготовитель:  ИЯИ РАН
Страна происхождения:  Россия
Год выпуска:  2003
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Химико-аналитическая лаборатория с приборным парком в составе спектрофотометр Biochrom Libra S80, спектрофотометра Lambda EZ201, спектрофотометра Lambda 35, спектрометра с индуктивно-связанной плазмой Optima 7000.

Услуги УНУ: (номенклатура — 5 ед.)

Для подачи заявки на оказание услуги щелкните по ее наименованию

Приоритетные направления (указ Президента РФ N 899):  _не указано

Приоритетные направления (указ Президента РФ N 899):  Рациональное природопользование

Приоритетные направления (указ Президента РФ N 899):  Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика

Приоритетные направления (указ Президента РФ N 899):  Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика

Приоритетные направления (указ Президента РФ N 899):  _не указано

Методики измерений, применяемые на УНУ: (номенклатура — 0 ед.)

Нет данных.

Вернуться к списку УНУ

 

Для просмотра сайта поверните экран