Fizikai Szemle honlap |
Tartalomjegyzék |
Csikai Gyula
Debreceni Egyetem és
MTA Atommagkutató Intézet
, n) neutronforrások
(főleg a 210PoBe) felhasználásával új és a korábbinál pontosabb
neutrondiffúziós paraméterek meghatározása történt
[4-8]. Ezekben a kutatásokban a KFKI munkatársai
közül Ádám András, Bata Lajos, Kiss István, Kosály
György és Pál Lénárd, míg az ATOMKI Neutronfizikai
Osztálya részéről, amely 1956-ban alakult, Csikai Gyula,
Daróczy Sándor és Dede Kálmán Miklós vett részt. A
KFKI kutatói másokkal szinte egy időben ismerték fel,
hogy energiatermelő reaktorokban a nagyobb termikus
hatásfok eléréséhez célszerű lenne a víznél jóval magasabb
forráspontú (250-350 °C) szerves moderátorokat és
hűtőközegeket, például polifenil-folyadékokat használni.
Pál Lénárd és munkatársai Dowtherm-A esetén a termikus
neutronok diffúziós hosszát és hőmérsékleti koefficiensét
széles tartományra határozták meg, amely adatok e
közegek neutrondiffúziós paramétereinek alkalmazásakor
ma is referenciának minősülnek [9]. Kiindulva a Pál
és munkatársai által alkalmazott módszer geometriai korlátaiból,
Debrecenben sikerült olyan eljárást kidolgozni
[8], amely a diffúziós hossz méréséhez használt 500-600
liter mintát néhány literre csökkentette, és így a pontosság
mind a statisztika, mind a konstans hőmérséklet miatt
kedvezőbb volt. Pál Lénárd ekkor javasolta, hogy a két
csoport működjön együtt a neutrongáz-fizikai kutatásokban,
mondván, meglehet, hogy ez a téma nem vezet
eredményre, mivel a szerves közegek sugárhatás-kémiai
folyamatait nem ismerjük eléggé, de a neutrontereket
jellemző fizikai paramétereket a különböző alkalmazások
miatt komplex rendszerekre is meg kell határozni, és erre
a Debrecenben kidolgozott módszer kedvezőnek látszik.
Észrevétele és javaslata annyira beigazolódott, hogy ezek
a kutatások a "másodvirágzás" idejére is áthúzódtak. Kezdeményezte
továbbá a kísérleti atomreaktornál is közös
vagy független kutatások végzését. Ennek első eredménye
a nagy aktivitású fotoneutron-források készítése és
magfizikai alkalmazása volt, amelyet 1961-től a KFKI
több munkatársával közösen végeztünk [10, 11]. A fotoneutron-
forrásokkal 1 MeV alatti tartományban mért neutronadatokat,
főleg az izomer hatáskeresztmetszet-viszony
energiafüggését máig is sokan idézik. Érdemes
megjegyezni, hogy ugyan a reaktornál az organikus kísérleti
hurok csak 1963-ban került megépítésre, de ez így
is a második volt a világon. A reaktor létesítését megelőzően
a kísérleti kutatások mellett kiemelkedő elméleti
eredmények is születtek. Ezek egyike a hasadási neutronszám
ingadozását leíró elmélet, a Pál-Bell-egyenlet, amelyet
már 1958-ban publikáltak, de igazolása csak a 60-as
évek közepén sikerült, a KFKI ZR-3 kritikus rendszer
üzembe helyezése után [12]. Az eredmény fontosságát
bizonyítja, hogy ez a "másodvirágzás" feladatai között is
kiemelten szerepel.
Szalay Sándor kezdeményezésére Debrecenben az
50-es évek elején elkezdődött a Van de Graaff gyorsító és
a neutrongenerátor építése. Az alacsonyfeszültségű (300
kV) neutrongenerátort 1958-ban az ATOMKI-ban helyeztük
üzembe [13], amellyel a neutronfizikai kutatások
technikai háttere jelentősen bővült. A 2H(d,n)3He és a
3H(d,n)4He reakciókban (D+D, D+T) keletkező 3, illetve
14 MeV energiájú neutronokkal nagyszámú hatáskeresztmetszet
meghatározása történt különböző atommagfolyamatokra,
ami jól csatlakozott a Nemzetközi Atomenergia
Ügynökség (NAÜ) nukleáris kutatási és képzési programjához.
A tanszéki Van de Graaff gyorsító fejlesztéséhez
kapcsolódóan 1956-tól több eredmény került publikálásra,
majd 1963-ban [14] az első magfizikai dolgozat, amely
az integrális neutronhozam energiafüggésének meghatározására
vonatkozott a 9Be(d,n) reakcióban. Ez a reakció
a "másodvirágzás" egyik fontos szereplője. Ezekkel a
kutatásokkal párhuzamosan a KFKI munkatársai 1957-től
a neutrongenerátorok egész sorát fejlesztették ki [15], így
például az NG-200 (1957), NA-1 (1964), NA-2 (1967) típusokat,
és elkészült egy impulzusüzemű D+T-forrás is [16].
Itt kell megemlíteni, hogy a KFKI-ban 1960 októberében
üzembe helyezték az első hazai tervezésű és építésű
atomreaktort, a ZR-1 kritikus rendszert, amelyet a különböző
célú ZR-modellek sok éven át sikeresen követtek.
Ezek a nemzetközi együttműködésben folyó kutatások a
Paksi Atomerőmű tudományos és technikai hátterét is
biztosították, amelynek első blokkja 1983-ban kezdte
meg az energiatermelést.
Debrecenben a neutronfizikai kutatások 1967-től a DE
TTK Kísérleti Fizikai Tanszékén folynak, jelentős NAÜ-támogatással
(technikai segélyek, kutatási szerződések,
külföldi szakértői megbízatások, külföldi szakemberek
csoportos és egyéni képzése, tanfolyamok vagy ösztöndíjak
keretében, meghívás NAÜ-programok kidolgozására,
felkérés szakmai jelentések készítésére és értékelésére,
speciális eszközök tervezése és kivitelezése a fejlődő
országok számára stb.). A NAÜ szakértői megbízatásai
fontos részét képezte a KFKI által kifejlesztett kisméretű,
mobil NA-1, NA-2 neutrongenerátorokra alapozott nukleáris
kutatási és képzési programok meghonosítása a
fejlődő országokban. Közben a kutatási lehetőségek
Debrecenben is jelentősen bővültek, így például a tanszéki
két saját fejlesztésű (az egyik nagyáramú) 180 kV-os
és egy, a NAÜ által adott impulzusüzemű generátorral,
egy 2×109 n/s hozamú 252Cf-forrással.
A fentiekben vázolt kutatási és fejlesztési időszakot
tekintem a hazai neutronfizika első virágzásának, amelyben
a kísérleti reaktor a csatlakozó mérőberendezésekkel
a reaktorfizikai kutatásokon túl, a magfizika, a szilárdtestfizika,
a nukleáris analitika, az izotóptechnika, a radiográfia
terén meghatározó szerepet játszott. Ezeket az
eredményeket foglalja össze az Akadémiai Kiadó gondozásában
1971-ben megjelent, 25 szerző által írt Neutronfizika
című könyv, amelynek előszavában Pál Lénárd
egyebek mellett a következőket írja: " .... a neutronfizikai
vizsgálati módszereknek a molekuláris biológiában
éppen úgy szerepük lehet, mint a magfizikában és a szilárdtestfizikában,
.... de a csillagászatban is, .... láthatjuk,
hogy intenzíven fejlődő tudományágról van szó .... "
A 60-as évek végén megjelenő olajválság felgyorsította
az atomerőművek fejlesztését, beleértve a fúziós kutatásokat
is, amelyeket különösen a NAÜ támogatott. Ezekben
a programokban a budapesti és a debreceni kutatók
éveken át érdemlegesen vettek részt kutatási szerződésekkel
és megbízásokkal. A 80-as évek közepe a neutronfizika
"másodvirágzását" eredményezte, egyrészt a
Paksi Atomerőmű üzembe helyezésével, másrészt Debrecenben
az MGC-20 ciklotron telepítésével. Ez utóbbi a
2H(d,n) és a 9Be(d,n) reakciókra alapozott, változtatható
energiájú neutronforrások üzemeltetésével jelentősen új
alap- és alkalmazott kutatási témák művelését eredményezte.
A ciklotron Debrecenbe történő telepítését az
előkészítés és a döntés szintjén Pál Lénárd segítette elő,
egyensúlyt teremtve ezzel a KFKI és az ATOMKI között a
nagyberendezések elhelyezését illetően, ami egyben jelentősen
hozzájárult a vidék kutatási infrastruktúrájának
fejlesztéséhez is.
Az éppen 20 éve kifogástalanul üzemelő ciklotron a
neutronfizika hazai és nemzetközi együttműködésekben
történő művelésében döntő fordulatot jelentett. Sikeres,
hosszú távú kapcsolatok jöttek létre a világ sok intézetével
(főleg Európában, az USA-ban, Japánban) és nemzetközi
szervezetekkel (úgymint IAEA, CERN, JINR, INDC,
EC-JRC IRRM, JSPS). A neutronforrásokat új detektálási és
spektroszkópiai technikával kiegészítve érdemlegesen
vehettünk és vehetünk részt az alábbi elvi és gyakorlati
jelentőségű témák művelésében is:
_________________________________________
Pál Lénárdnak ajánlva, 80-ik születésnapjára.