Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінде философия докторы (PhD) дәрежесін алу үшін Ибадуллаев Дастан Алишерұлы «8D05305 – Ядролық физика» білім беру бағдарламасы бойынша «БЯЗИ Аса Ауыр Элементтер фабрикасында 242Pu + 48Ca және 238U + 48Ca реакцияларын зерттеу» тақырыбында диссертациясы қорғалады.
Диссертация Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «Ядролық физика, жаңа материалдар мен технологиялар кафедрасы» кафедрасында орындалды.
Қорғау тілі - орыс тілінде
Ресми рецензенттер:
- Жолдыбаев Тимур Кадыржанович – физика-математика ғылымдарының кандидаты, қауымдастырылған профессор, Қазақстан Республикасы Энергетика министрлігі Ядролық физика институтының Ядролық физика бөлімінің бастығы (Алматы қ., Қазақстан Республикасы);
- Тараненко Аркадий Владимирович – философия докторы (PhD), доцент, Ұлттық зерттеу ядролық университеті «МИФИ» Ядролық физика және технологиялар институтының Ядролық физиканың эксперименталды әдістері кафедрасының (№11) бас ғылыми қызметкері (г. Москва, Российская Федерация).
Диссертациялық кеңестің уақытша мүшелері:
- Насиров Авазбек Каримович – Физика-математика ғылымдарының докторы, БЯЗИ Н.Н. Боголюбов атындағы Теориялық физика лабораториясының Атом ядросының теориясы ғылыми бөлімінің бас ғылыми қызметкері (Ресей Федерациясы, Дубна қ.);
- Жаугашева Сауле Аманбаевна – Физика-математика ғылымдарының кандидаты, әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетінің Теориялық және ядролық физика кафедрасының қауымдастырылған профессоры (Қазақстан Республикасы, Алматы қ.);
- Каликулов Оразалы Абилхасимович – философия докторы (PhD), Қазақстан Республикасы Энергетика министрлігінің Ядролық физика институтының ғарыш сәулелері физикасы зертханасының меңгерушісі (Қазақстан Республикасы, Алматы қ.).
Ғылыми кеңесшілері:
- Гиниятова Шолпан Гиниятовна – физика-математика ғылымдарының кандидаты, Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «Ядролық физика, жаңа материалдар және технологиялар» кафедрасының қауымдастырылған профессоры (Қазақстан Республикасы, Астана қ.).
- Кутербеков Кайрат Атажанович – физика-математика ғылымдарының докторы, Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «Ядролық физика, жаңа материалдар және технологиялар» кафедрасының профессоры (Қазақстан Республикасы, Астана қ.).
- Утенков Владимир Климентьевич – физика-математика ғылымдарының докторы, БЯЗИ Г.Н. Флеров атындағы Ядролық реакциялар зертханасының №1 секторының бастығы (Ресей Федерациясы, Дубна қ.).
Қорғау 2025 жылғы 4 қыркүйек, сағат 12:00 Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «8D05305 – Ядролық физика» білім беру бағдарламасы бойынша «8D053 – Физикалық және химиялық ғылымдар» кадрларды даярлау бағыты бойынша диссертациялық кеңесте өтеді. Онлайн трансляция Microsoft Teams платформасында жүргізіледі.
Сілтемесі: https://clck.ru/3Mn9cv
Мекен-жайы: Астана қаласы, Сәтбаев көшесі 2, 302 аудитория
Аңдатпа (қаз.): Ибадуллаев Дастан Алишерұлының 8D05305 – «Ядролық физика» мамандығы бойынша философия докторы (PhD) дәрежесін алуға ұсынылған «БЯЗИ Аса Ауыр Элементтер фабрикасында 242Pu + 48Ca және 238U + 48Ca реакцияларын зерттеу» диссертациялық жұмысының АҢДАТПАСЫ Диссертациялық жұмыс 48Ca иондарының 244Pu және 238U нысаналарымен реакцияларын зерттеуге және оларды ОИЯИ ЛЯР-дың жаңа СТЭ Фабрикасында эксперименттік зерттеуге арналған. Зерттеу тақырыбының өзектілігі. Ядролардың қасиеттері туралы ең маңызды деректерді оларды экстремалды күйлерде зерттеу арқылы алуға болады. Мұндай ядроларға β-тұрақтылық сызығынан алыс орналасқан, нейтрондар немесе протондар артық мөлшерде болатын, қатты деформацияланған, үлкен бұрыштық импульсі бар ядролар жатады. Z > 100 атомдық нөмірлі аса ауыр ядролардың радиоактивті қасиеттерін зерттеу үлкен қызығушылық тудырады. Бұл ядролардағы Кулондық тебілу күштері өте үлкен, сондықтан олардың бірден бөлінуіне тек қабықтық әсерлер кедергі жасайды. 1940-жылдардан бастап, алғаш рет трансуран элементтері – нептуний мен плутоний синтезделгеннен бері, жаңа элементтерді алу ядролық физикадағы маңызды бағыттардың біріне айналды. Бұл зерттеулер ядро ішіндегі нуклондарды байланыстыратын күшті өзара әрекеттесулерді тереңірек түсінуге, сондай-ақ ядролық теориялық модельдердің дамуына ықпал етеді. Сонымен қатар, олар ядролардың қасиеттерінің нуклондық құрамға тәуелділігін анықтауға және әлі ашылмаған ядролардың қасиеттерін болжауға мүмкіндік береді. Аса ауыр ядролардың салыстырмалы түрде қысқа өмір сүру уақытына байланысты олар табиғатта кездеспейді және тек жасанды жолмен синтезделуі мүмкін. Бұл процесс тұрақты, салыстырмалы түрде жеңіл ядролардың шамамен жарық жылдамдығының 0.1 бөлігіне дейінгі жылдамдыққа дейін үдетіліп, радиоактивті ауыр ядролармен соқтығысуы арқылы жүзеге асады. Аталған реакцияларды зерттеу арқылы екі ядроның бірігу механизмі, олардың дерлік сферикалық қосылысты ядро түзіп, кейін нейтрондардың булануы нәтижесінде өмір сүруін жалғастыруы туралы түсінік қалыптасады. Қабықтық модельге сәйкес, 2, 8, 20, 28, 50, 82 және 126, 152, 162 нейтрондық сандары бар ядролар тұрақты болып келеді. Әртүрлі теориялық модельдерге сәйкес, аса ауыр ядролар үшін келесі протондық және нейтрондық қабықтар Z = 114–126 және N = 184 болуы мүмкін. Аса ауыр элементтердің "тұрақтылық аралы" туралы теориялар 50 жыл бойы ұсынылып келеді. Бұл теориялар 298Fl ядросы маңында орналасқан ядролардың өмір сүру уақыты мыңдаған, жүз мыңдаған, тіпті миллиондаған жылдарға дейін жетуі мүмкін екенін болжайды. 1998 жылдан бастап, 20 жыл бойы ОИЯИ ЛЯР-да DGFRS-1 газбен толтырылған сепараторында 48Ca иондары мен актиноидтық нысаналар арасындағы толық бірігу реакцияларын зерттеу бойынша эксперименттер жүргізілді. Осы зерттеулер нәтижесінде 48Ca + 242,244Pu, 243Am, 245,248Cm, 249Bk, 249Cf реакцияларынан алынған аса ауыр элементтер (Z = 113 – 118) ашылды. Бұл эксперименттер сериясы реакциялардың ең жоғары қимасы 114 және 115 элементтері үшін шамамен 10 пб, ал ауыр элементтер үшін 4,5 пб (Z = 116), 2,5 пб (Z = 117) және 0,5 пб (Z = 118) болатынын көрсетті. Қазіргі есептеулер бойынша, келесі протондық тұрақты қабық Z = 120, 124 және 126 болуы мүмкін. 48Ca иондарының одан әрі қолданылуы Og-ден ауыр элементтерді синтездеуге мүмкіндік бермейді, себебі Cf-тен ауыр нысана материалы жеткілікті мөлшерде жоқ. Осыған байланысты, Z = 119 және 120 элементтерін синтездеу үшін 50Ti және 54Cr иондары ұсынылды. Аса ауыр элементтерді зерттеуді жалғастыру мақсатында ОИЯИ ЛЯР-да жаңа ДЦ-280 ауыр ионды үдеткіш негізінде СТЭ Фабрикасы іске қосылды. Бұл үдеткіштің 48Ca иондарының шоқ интенсивтілігі 10 pµА (6×10¹³ ион/с), бұл алдыңғы У-400 үдеткішінен 10 есе жоғары. Фабриканың алғашқы эксперименттік қондырғысы – DGFRS-2 газбен толтырылған сепараторы (QDQQD конфигурациясы) болып табылады. Осы диссертациялық жұмыста DGFRS-2 сепараторында 238U және 242Pu нысаналарымен жүргізілген екінші және үшінші эксперименттердің нәтижелері келтірілген. Бұл эксперименттер, сондай-ақ 243Am + 48Ca реакциясы бойынша алдыңғы зерттеулер, СТЭ Фабрикасының жаңа изотоптарды синтездеу және зерттеу мүмкіндіктерін тексеруге мүмкіндік берді. Сонымен қатар, Og (Z = 118) элементіне дейінгі белгілі аса ауыр элементтердің жаңа изотоптарын зерттеуге және Z > 118 элементтерін синтездеуге жол ашылды. 242Pu + 48Ca реакциясынан алынған Fl изотоптарының салыстырмалы түрде ұзақ өмір сүру уақытына байланысты, бұл реакцияны Fl элементінің химиялық қасиеттерін зерттеуге қолдану жоспарлануда. Аса ауыр элементтердің химиялық қасиеттерін зерттеу электромагниттік сепараторларда жүргізілген синтез бен ыдырау қасиеттерін зерттеу эксперименттерімен салыстырғанда бірқатар қиындықтарға ие, атап айтқанда, нысанадан детекторларға дейінгі атомдардың тасымалдану уақытының ұзақтығы. Бұл диссертацияның мақсаты – 242Pu + 48Ca және 238U + 48Ca толық қосылу реакцияларында түзілетін Fl, Cn изотоптарының және олардың еншілес ядроларының ыдырау қасиеттерін толық зерттеу, сондай-ақ реакция қималарын анықтау. ЛЯР ОИЯИ-дің Сверхтяжёлые Элементтер Фабрикасының тиімділігін тексеру. 48Ca иондық шоқтарының жоғары қарқындылығында нысананың тұрақтылығын тексеру. Зерттеу мақсаттары: Осы мақсатқа жету үшін келесі міндеттер белгіленді: 1. 242Pu + 48Ca және 238U + 48Ca реакциялары арқылы жаңа DGFRS-2 сепараторының тиімділігін тексеру, цифрлық және аналогтық деректер жинау жүйесін сынақтан өткізу. 2. 242Pu + 48Ca реакциясында 3-4n булану каналдарында: а) қозу функциясын өлшеу; б) жоғары статистикамен 286-287Fl изотоптарының және олардың еншілес ядроларының α-ыдырау энергияларын және уақыттарын өлшеу; в) Fl-дың химиялық қасиеттерін зерттеу үшін 286-287Fl изотоптарының жартылай ыдырау кезеңдерін есептеу; г) 279Ds-ге әртүрлі ыдырау режимдеріне әкелетін 287Fl-дың екі күйін тіркеуге әрекет жасау; д) 286Fl-дың 282Cn айналу деңгейіне ыдырауын тіркеуге әрекет жасау; е) 9.6 МэВ энергиясы бар 286Fl α-жолын тіркеуге әрекет жасау. 3. 238U + 48Ca экспериментінде ауыр иондар 48Ca сәулесінің 6.5 pµA дейінгі жоғары қарқындылығы кезінде нысананың тұрақтылығын зерттеу. 4. 238U + 48Ca реакциясында 3n булану каналында: а) қозу функциясын өлшеу; б)жоғары статистикамен 283Cn изотопының және оның еншілес ядроларының α-ыдырау энергияларын және уақыттарын өлшеу. 5. Аналогтық электроника үшін ААЯ ыдырау тізбектерін төмен фон жағдайында тіркеу үшін «белсенді корреляцияларды» іздеуге арналған жаңа бағдарламаны жазу және оны 242Pu + 48Ca және 238U + 48Ca эксперименттерінде сынақтан өткізу. Зерттеу объектісі. Зерттеу объектілері 286Fl, 287Fl, 283Cn аса ауыр ядроларының изотоптары және олардың еншілес ядролары; 48Ca жоғары қарқынды иондар ағынымен сәулелендірілген 242Pu және 238U нысандары болды. Зерттеу пәні. Зерттеу пәні – флеровий (Fl) және коперниций (Cn) аса ауыр элементтерінің изотоптарының, сондай-ақ 48Ca ядроларының 242Pu және 238U ядроларымен қосылу реакциялары нәтижесінде түзілетін олардың еншілес ядроларының ыдырау қасиеттері. Назар қозу функцияларын, энергия спектрлерін, уақыттық таралымдарды, жартылай ыдырау кезеңдерін зерттеуге, аса ауыр ядролардың мүмкін жаңа күйлерін іздеуге және DGFRS-2 сепараторының тиімділігін анықтауға аударылады. Зерттеу әдістері. Қойылған міндеттерді орындау үшін келесі зерттеу әдістері қолданылды: 1.БЯЗИ Ядролық реакциялар зертханасының (ЯРЗ) Аса ауыр элементтер фабрикасындағы ауыр иондар үдеткіші мен DGFRS-2 газтолтырылған сепараторын қолдана отырып, ядролық-физикалық эксперименттер жүргізу. 2.DGFRS-2 сепараторында цифрдық және аналогтық деректер жинау жүйелерін қолданып, ядролардың ыдырау тізбектерін тіркеу әдісін қолдану. 3.Реакция өнімдерін детекторлар арқылы анықтау жолымен реакциялардың қозу функцияларын өлшеу. 4.Синтезделген ядролардың α-бөлшектерінің энергиялық спектрлерін және ыдырау уақыттарының таралуын құру. 5.Аса ауыр ядролардың ыдырауын анықтау үшін корреляциялық оқиғалар әдісін қолдану. 6.Аналогтық тіркеу жүйесінде белсенді корреляцияларды іздеуге арналған арнайы бағдарламалық құралды әзірлеу және тестілеу. Қорғауға ұсынылатын негізгі ережелер: 1. 286,287Fl және 283Cn ыдырау тізбектеріндегі ядролардың қасиеттері жоғары статистикамен өлшенді. 242Pu(48Ca, 3-4n)286,287Fl экспериментінде 286,287Fl изотоптарының 94 ыдырау тізбегі тіркелді, бұл барлық алдыңғы эксперименттердегі мәннен 3 есе көп. 238U(48Ca, 3n)283Cn экспериментінде 283Cn изотопының 16 ыдырау тізбегі тіркелді, бұл 242Pu(48Ca, 3n)287Fl→283Cn экспериментінің нәтижелерімен бірге жалпы 85 ыдырау тізбегін құрады. 2. 286Fl изотопының 282Cn изотопының бірінші айналымдық деңгейіне (2+) ыдырауы мүмкін екенін көрсететін деректер алғаш рет алынды. 3. 287Fl изотопынан басталатын ыдырау тізбектерінде 279Ds изотопының α-ыдырауы және оның спонтанды бөлінуі сияқты екі түрлі α-өту болуы мүмкін екенін көрсететін деректер алғаш рет алынды. 4. 5. 242Pu(48Ca, 3-4n)286,287Fl және 238U(48Ca, 3n)283Cn реакцияларының қозу функциялары 48Ca иондарының энергиясы 242.5 және 247.5 МэВ (242Pu нысанасымен) және 231.1 және 234.4 МэВ (238U нысанасымен) кезінде өлшенді. 242Pu экспериментінде 3n-булану каналының қимасы бұрын өлшенген мәннен 3 есе жоғары болды. 6. Жаңа 238U нысанасының жоғары тұрақтылығы көрсетілді: 238U(48Ca, 3n)283Cn экспериментінде мишень заттың 97% сақталды, ал бұл экспериментте 48Ca иондары сәулесінің қарқындылығы 6.5 pµA (4·1013 бөлшек/секунд) деңгейіне алғаш рет жеткізілді. Ғылыми жаңалық. 1. 286,287Fl және 283Cn изотоптарының 94 және 16 ыдырау тізбектері тіркелді, бұл 286,287Fl-ден 267Rf-ке дейінгі 8 изотоптың ыдырау қасиеттерін толығырақ анықтауға мүмкіндік берді. 2. 48Ca + 242Pu және 48Ca + 238U реакцияларының қозу функциялары DGFRS-2 сепараторында 286,287Fl және 283Cn түзілуімен өлшенді. 242Pu(48Ca,3n)287Fl реакциясының қимасы бұрын өлшенген мәннен үш есе жоғары екені көрсетілді. 3. 286Fl изотопының 282Cn изотопының бірінші айналымдық деңгейіне (2+) ыдырауы мүмкін екенін көрсететін деректер алғаш рет алынды. 4. 287Fl және 283Cn изотоптарының екі түрлі күйде болуы мүмкіндігі туралы жаңа деректер алынды, бұл олардың ыдырау тізбектеріндегі екі түрлі α-өту арқылы расталды. 5. Аса ауыр элементтер фабрикасында 48Ca сәулесінің жоғары қарқындылығы (6.5 pµA) алғаш рет қол жеткізілді; жоғары қарқындылықтағы сәулелену кезінде мишеньнің тұрақтылығы көрсетілді. Жұмыстың ғылыми-практикалық құндылығы. 1. Жұмыстың нәтижелері аса ауыр элементтер, әсіресе флеровий, коперниций және олардың құралатын ядроларының құрылымы мен қасиеттері туралы білімді тереңдетуге ықпал етеді, бұл аса ауыр элементтер ядролық физикасы үшін іргелі маңызға ие. 2. Реакциялардың қозу функцияларын өлшеу толық бірігу реакцияларында ядролардың түзілу механизмін тереңірек түсінуге мүмкіндік береді. 3. Аса ауыр ядролардың жартылай ыдырау периоды, энергетикалық спектрлері және мүмкін болатын жаңа күйлері туралы алынған деректер жоғары атомдық нөмірлері бар элементтердің изотоптарының қасиеттерін болжау және модельдеу үшін пайдаланылуы мүмкін. 4. Ядролардың түзілу қималары мен радиоактивті қасиеттерін өлшеу нәтижелері 114 және 112 элементтердің химиялық қасиеттерін зерттеу эксперименттерінде, сондай-ақ ядролардың құрылымын зерттеуде қолданылуы мүмкін. 5. DGFRS-2 сепараторының тиімділігін тексеру және жоғары қарқындылықтағы сәулелену кезінде нысаналардың тұрақтылығын көрсету БЯЗИ Аса ауыр элементтер фабрикасындағы эксперименттердің техникалық мүмкіндіктерін жақсартуға және тиімділігін арттыруға практикалық маңыз береді. 6. DGFRS-2 сепараторының аналогтық электроникасы үшін ОИ-α типті корреляциялық оқиғаларды онлайн іздеуге арналған бағдарлама жазылды. Осы корреляцияны тапқан кезде бағдарлама ДЦ-280 үдеткішінің сәулесін 100 секундқа өшіреді, бұл суперауыр изотоптың ыдырау тізбегін өте төмен фон деңгейінде тіркеуге мүмкіндік береді. Автордың жеке үлесі. Диссертацияда келтірілген нәтижелер БЯЗИ Ядролық реакциялар зертханасының (ЯРЗ, Дубна, Ресей Федерациясы) қызметкерлерімен бірлесіп алынған және бірлескен жарияланымдарда көрсетілген. Автордың жеке үлесі зерттеу міндеттерін қоюға және эксперименттерді жоспарлауға қатысуда, эксперименттік зерттеулер жүргізуде, эксперименттік нәтижелерді өңдеуде, ғылыми жарияланымдар дайындауда және семинарлар мен конференцияларда баяндамалар жасауда көрінді. Жұмыс нәтижелерінің сенімділігі Алынған эксперименттік деректердің дұрыстығы мен сенімділігі DGFRS-1, GARIS-II, BGS, SHIP сепараторларында 114 және 112 элементтерін синтездеу бойынша өткен эксперименттердің нәтижелерімен жақсы үйлесімділігімен расталады. Зерттелген реакциялардың қозу функцияларының өлшемдері де теориялық есептеулермен жақсы сәйкес келеді. Диссертация нәтижелерінің сыннан (апробация) өтуі. Диссертациялық жұмыстың материалдары келесі республикалық және халықаралық конференцияларда ұсынылды және баяндалды: - LXXII International conference "Nucleus-2022: Fundamental problems and applications", Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia, 2022. Participation with an oral presentation. - IV International Scientific Forum “Nuclear science and technologies”, Almaty, Kazakhstan, 2022. Participation with an oral presentation. - The V International Scientific Forum “Nuclear Science and Technologies”, Almaty, Kazakhstan, 2024. Participation with an oral presentation. Жарияланымдар Диссертация тақырыбы бойынша барлығы 14 жұмыс жарияланған, оның 11-ы Scopus дерекқорына енгізілген, импакт-факторы нөлден жоғары басылымдарда жарық көрген, 3 мақала – халықаралық конференциялардың материалдарында. Диссертацияның құрылымы мен көлемі. Диссертация кіріспеден, алты бөлімнен, қорытындыдан және 119 дереккөзден тұратын пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады. Жұмыстың жалпы көлемі 80 бетті құрайды, оның ішінде 7 кесте және 26 сурет бар. Кіріспе бөлімінде жұмыстың өзектілігі көрсетілген, мәселенің шолуы мен қойылуы берілген, зерттеу мақсаттары тұжырымдалған, алынған нәтижелердің жаңашылдығы, ғылыми және тәжірибелік құндылығы негізделген. Қорғауға ұсынылатын негізгі қорытындылар, автордың жеке үлесі, апробация және диссертацияның қысқаша мазмұны келтірілген. Бірінші бөлімі флеровий (Fl) және коперниций (Cn) изотоптарын синтездеу бойынша эксперименталды зерттеулерге шолуға, сондай-ақ бұл элементтердің ашылу тарихына арналған. Екінші бөлімде аса ауыр ядроларды синтездеу және олардың қасиеттерін зерттеуге арналған эксперименталды қондырғының негізгі сипаттамалары келтірілген. DGFRS-2 сепараторының құрылымы және жүйелері, сондай-ақ эксперименталды деректерді жинау және өңдеу жүйесі егжей-тегжейлі сипатталған. Үшінші бөлім 242Pu + 48Ca және 238U + 48Ca реакциялары бойынша эксперименттердің нәтижелерін қамтиды. Нысаналардың және 48Ca иондары сәулесінің параметрлері көрсетілген, сонымен қатар осы эксперименттерде нысаналардың тұрақтылығын өлшеу нәтижелері келтірілген. Төртінші бөлімде жұп-тақ изотоптары 287Fl және 283Cn ыдырау тізбектерінің энергиялық спектрлері мен уақыттық таралуларын талдау көрсетілген. 287Fl, 283Cn және 279Ds изотоптарының ыдырау қасиеттерінің қозғану деңгейлерінің схемасына тәуелділігі көрсетілген. 283Cn изотопының спонтанды бөліну процесі талқыланған. Бесінші бөлім жұп-жұп изотопы 286Fl ыдырау тізбектерінің энергиялық спектрлері мен уақыттық таралуларын талдауға арналған. 286Fl изотопының 282Cn изотопының бірінші айналымдық деңгейіне (2+) ыдырауы байқалған. Алтынші бөлімде қозу функцияларын өлшеу нәтижелері келтірілген. 286Fl, 287Fl және 283Cn изотоптарының түзілу қималары бойынша эксперименталды деректер теориялық есептеулермен салыстырылған. Қорытынды бөлімінде жүргізілген эксперименттер мен олардың талдауы негізінде жасалған негізгі қорытындылар келтірілген.
Зерттеулерді этикалық бағалау жөніндегі комиссияның қорытындысы
Диссертациялық кеңестің шешімі
Диссертация қорғауының бейнежазбасы: https://www.youtube.com/watch?v=s_8_VdIFYJw&ab_channel=ENUOFFICIAL
