Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінде философия докторы (PhD) дәрежесін алу үшін Сайлаубеков Бекзат Сайлаубекұлы «8D05305 – Ядролық физика» білім беру бағдарламасы бойынша «SHELS және GRAND кинематикалық сепараторларында ауыр иондармен реакцияларда алынған трансуран ядроларының өздігінен бөліну қасиеттерін 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:
Джансейтов Данияр Маралович – философия докторы (PhD), Қазақстан Республикасы Атом энергиясы жөніндегі агенттігінің (ҚР АЭА) қазақстандық қамту департаментінің директоры (Астана қ., Қазақстан Республикасы);
Наурузбаев Досбол Кабдрашиевич – физика-математика ғылымдарының кандидаты, «Nazarbayev University Research Administration» ЖМ аға ғылыми қызметкері (Астана қ., Қазақстан Республикасы).
Диссертациялық кеңестің уақытша мүшелері:
Насиров Авазбек Каримович – физика-математика ғылымдарының докторы, БЯЗИ Н.Н. Боголюбов атындағы теориялық физика лабораториясының атом ядросы теориясы ғылыми бөлімінің жетекші ғылыми қызметкері (Дубна қ., Ресей Федерациясы).
Абишев Медеу Ержанович – физика-математика ғылымдарының докторы, профессор, Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетінің «Теориялық және ядролық физика» кафедрасының меңгерушісі (Алматы қ., Қазақстан Республикасы).
Курмангалиева Венера Оразхановна – физика-математика ғылымдарының кандидаты, Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетінің «Теориялық және ядролық физика» кафедрасының доценті (Алматы қ., Қазақстан Республикасы).
Ғылыми кеңесшілері:
Жумадилов Касым Шаймарданович – философия докторы (PhD), профессор, Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «Ядролық физика, жаңа материалдар және технологиялар» кафедрасының меңгерушісі (Астана қ., Қазақстан Республикасы).
Свирихин Александр Игоревич – физика-математика ғылымдарының кандидаты, БЯЗИ Г.Н. Флеров атындағы Ядролық реакциялар зертханасының №2 секторының бастығы (Дубна қ., Ресей Федерациясы).
Қорғау 2026 жылғы 19 наурыз, сағат 12:00 Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «8D05305 – Ядролық физика» мамандығы бойынша «8D053 – Физикалық және химиялық ғылымдар» кадрларды даярлау бағыты бойынша диссертациялық кеңесте өтеді. Диссертациялық кеңес мәжілісі онлайн форматта өткізіледі деп жоспарлануда.
Сілтемесі: https://clck.ru/3RadFp
Мекен-жайы: Астана қаласы, Қажымұқан көшесі, 13, 309 аудитория
Аңдатпа (қаз.): Сайлаубеков Бекзат Сайлаубекұлының «8D05305 – Ядролық физика» білім беру бағдарламасы бойынша «SHELS және GRAND кинематикалық сепараторларында ауыр иондармен реакцияларда алынған трансуран ядроларының өздігінен бөліну қасиеттерін зерттеу» диссертациялық жұмысының АҢДАТПАСЫ Диссертациялық жұмыс ауыр иондармен SHELS және GRAND сепараторларында жүргізілетін реакциялар арқылы алынатын трансуранды ядролардың өздігінен бөліну қасиеттерін тәжірибелік зерттеуге арналған. Зерттеу тақырыбының өзектілігі. Бөліну — бұл күрделі процесс, соның нәтижесінде ядроның пішіні бастапқы сфералық немесе аз деформацияланған күйден тітіктену сәтіндегі гантель тәрізді формаға дейін өзгереді. Бұл күрделілік және онымен қатар жүретін құбылыстардың алуан түрлілігі атом ядроларының түрлі сипаттамаларын зерттеу мүмкіндіктерін ашады, мысалы: потенциал бетінің пішіні, елеулі деформация жағдайындағы спектр деңгейлері, β-тұрақтылық алқабынан алыс орналасқан ядролардың қасиеттері және т.б. Нейтрондар әсерінен уранның екі шамалас жарықшаққа бөлінуі алғаш рет 1939 жылы неміс физиктері Ган мен Штрасман тарапынан анықталды. Бұл ашылу зерттеушілер арасында үлкен қызығушылық тудырып, осы саладағы одан әрі зерттеулердің ынталандырғышына айналды. 1940 жылы кеңес физиктері Г.Н. Флёров пен К.А. Петржак уранның өздігінен (спонтанды) бөлінуін анықтады. Z > 92 атомдық нөмірі бар ауыр ядролардың өздігінен бөліну сипаттамаларын зерттеу осы күрделі ядролық процесті тереңірек түсінудің басты кілті болып табылады, өйткені қазіргі уақытта бөлінудің барлық аспектілерін қамтитын біртұтас теория жоқ. Осы салада ішінара жартылай ыдырау кезеңдерін, сондай-ақ өздігінен бөліну жарықшақтарының массасы мен энергиясының таралуын зерттеуді қамтитын тәжірибелік деректердің айтарлықтай көлемі жинақталған. Әсіресе, әртүрлі бөліну модасына байланысты өздігінен бөліну кезінде туындайтын жалпы кинетикалық энергияның (ТКE) және лездік нейтрондардың еселігінің өлшемдері өте маңызды болып табылады. Тәжірибе жүзінде алынған орташа ТКE мен лездік нейтрондар шығымының мәндері, сондай-ақ олардың таралуы, бөліну процесінің динамикасын түсінуде және өздігінен бөліну теориясын дамытуда елеулі рөл атқарады. Мысалы, жарықшақтардың қозу дәрежесіне байланысты лездік нейтрондардың еселігін анықтау реакцияның энергетикалық балансын қалпына келтіруге мүмкіндік береді. Дегенмен, өздігінен бөлінетін изомерлердің лездік нейтрондарын зерттеуге бағытталған тәжірибелер іс жүзінде жоқ, бұл осы бағыттағы зерттеулердің өзектілігін көрсетеді. Соңғы жылдары ауыр ядролардың пайда болу қималары мен бөліну ерекшеліктерін зерттеу үшін түрлі тәжірибелік тәсілдер мен тіркеу әдістері белсенді қолданылуда. Ауыр және асауыр элементтерді синтездеудің негізгі құралдарының бірі реакцияның фонынан ұшып шығатын қайтарма ядроларды (ҚЯ) кинематикалық бөлуді қамтамасыз ететін мамандандырылған қондырғылар — сепараторлар болып табылады. Олардың жұмыс істеу принципі электромагниттік өрістерде зарядтық күйлері, энергиялары және жылдамдықтары айырмашылықтарына байланысты бөлшектерді кеңістіктік бөлуге негізделген, бұл ҚЯ-ды бомбалаушы иондар мен жанама өнімдерден оқшаулауға (сепарациялауға) мүмкіндік береді. Заманауи сепараторлар фокустық жазықтықта көппараметрлік детекторлық жүйелермен жабдықталады, бұл түзілу қималары пикобарнға дейінгі болатын ядролардың бөлінуінің сирек оқиғаларын тіркеуге мүмкіндік береді. Мұндай жүйе ауыр элементтердің өздігінен бөліну қасиеттерін егжей-тегжейлі зерттеуге жаңа бағыттар ашады. БЯЗИ ЯРЛ-ында екі онжылдықтан астам уақыт бойы ауыр, өздігінен бөлінетін ядроларды синтездеу және олардың ыдырау сипаттамаларын талдау бойынша тәжірибелер жүргізілуде. Зерттеулердің негізін толық бірігу реакциялары құрайды. Бұл реакцияларда Z ≤ 24 заряды бар үдетілген көпзарядты ион нысана ядросымен соғысады. Нысана ядросы әртүрлі химиялық элементтерден — сирек кездесетін жер элементтерінен бастап трансуранды элементтерге дейін — жасалуы мүмкін. Осы соқтығысу нәтижесінде қозған құрама ядро пайда болады. Бұл құрама ядро қозуын жеңіл бөлшектер шығарып жіберу арқылы түсіріп, трансуранды аймақтан шығатын қажетті ядроға айналады. Иондарды үдету У-400 үдеткішінде жүзеге асырылады, ал реакция өнімдерін бөлу сәулелік желіде орнатылған DGFRS-1 және SHELS кинематикалық сепараторларының көмегімен жүргізіледі. Ауыр және асауыр элементтерді (АЭ) зерттеу мүмкіндіктерін кеңейту, сондай-ақ тәжірибелердің тиімділігі мен сезімталдығын арттыру мақсатында БЯЗИ ЯРЛ-ында мамандандырылған АЭ Фабрикасы құрылды. Осы жобаның негізгі компоненті жетекші рөлді жаңа ДЦ-280 циклотроны атқарды, ол жоғары интенсивтіліктегі көпзарядты иондардың сәулелерін алу үшін әзірленген. Соңғы жылдары 48Ca+10 сәулелерінің қарқынын 6 бөлшек·мкА дейін қамтамасыз ететін ДЦ-280 үдеткіші мен DGFRS-2 сепараторын пайдалану арқылы 238U, 242Pu және 243Am нысаналарымен тәжірибелер жүргізілді. Бұл зерттеулер рекордты қысқа мерзімде (шамамен бір ай) АЭ изотоптарының ыдырауының 100-ге дейін оқиғасын тіркеуге мүмкіндік берді, бұл өте төмен түзілу қималары жағдайында статистиканы жинау үшін "АЭ Фабрикасының" жоғары тиімділігін растайды. Газтолтырылған DGFRS-2 кинематикалық сепараторының тиімді пайдаланылуы оған ұқсас ион-оптикалық сұлбаны қолданатын және фокустық жазықтығында GABRIELA детекторлық жүйесін орналастыруға болатын әмбебап газтолтырылған GRAND сепараторын жасау идеясына әкелді. Мұндай тәжірибелерде үлкен диаметрлі (d = 480 мм) нысананы қолдану сәуле қарқынын айтарлықтай арттыруға және деректер статистикасын жақсартуға мүмкіндік береді, бұл өз кезегінде изотоптардың α-, β-, γ-спектроскопиясы және ауыр және асауыр элементтердің өздігінен бөліну қасиеттерін зерттеу бойынша тәжірибелерді жоспарлау үшін жаңа мүмкіндіктер ашады. Қазіргі уақытта ядролық реакциялардың классикалық әдістерімен (фрагментация, бөліну, бірігу) қатар экзотикалық ауыр және асауыр ядроларды зерттеудің перспективалы бағыты ретінде көпнуклонды тасымалдау (MNT) реакциялары табылады. GSI-дегі SHIP жылдамдық сүзгісінде жүргізілген тәжірибелер MNT-тің терең серпімсіз реакциялары арқылы жаңа нейтрон-тапшы және нейтронға бай изотоптарды синтездеуге болатындығын көрсетті. SHELS сияқты ұқсас қондырғыларды пайдалану MNT-процестерін зерттеу үшін кинематикалық сепараторлардың мүмкіндіктерін түсінуді кеңейтуге мүмкіндік береді. Диссертацияның мақсаттары: SHELS сепараторында 26Mg + 238U MNT реакциясы нәтижесінде түзілетін өздігінен бөлінетін изомерлердің, сондай-ақ GRAND сепараторында 206Pb-тың 48Ca ауыр иондарымен толық бірігу реакциясында синтезделген нобелий изотопының ыдырау сипаттамаларын зерттеу. БЯЗИ ЯРЛ АЭ Фабрикасында орналасқан жаңа газтолтырылған сепаратордың жұмыс істеу қабілеті мен тиімділігін тексеру. Зерттеу міндеттері. Осы мақсатқа жету үшін келесі міндеттер белгіленді: 1) SHELS сепараторының фокус жазықтығында орналасқан жаңа SFiNx детекторлық жүйесін ауыр ионды сәулелердегі тәжірибелерге дайындау. 2) SHELS кинематикалық сепараторында 26Mg + 238U MNT реакциясы бойынша SFiNx детекторлық жүйесін қолданып тәжірибе жүргізу. 26Mg + 238U MNT реакциясында түзілетін өздігінен бөлінетін изомерлерді тіркеу және олардың өздігінен бөліну қасиеттерін зерттеу. 3) Жаңа газтолтырылған GRAND сепараторын ауыр ионды сәулелердегі тәжірибелерге дайындау. Тесттік тәжірибелер жүргізу. 4) Жұмыс істеп тұрған GRAND газтолтырылған сепараторында үдетілген 48Ca+10 иондық сәулесімен (орташа қарқыны 4 бөлшек·мкА) және 206Pb ауыр нысанасымен (БЯЗИ ЯРЛ, ДЦ-280 Үдеткіші) тәжірибе жүргізу. Тәжірибе барысында деректердің сапалы талдауы үшін қажетті ~105 252No изотопы ядросын құрайтын жоғары статистикалы тәжірибелік деректер алу. 5) 252No изотопының өздігінен бөліну қасиеттерін егжей-тегжейлі зерттеу бойынша алынған нәтижелерді өңдеу және талдау. Зерттеу объектісі. Зерттеу объектілері ретінде MNT реакцияларында түзілетін өздігінен бөлінетін изомерлер, сондай-ақ ауыр иондармен толық бірігу реакцияларында синтезделген нобелий изотоптары қарастырылады. Зерттеу пәні. Зерттеудің пәні ретінде трансуран ядролардың өздігінен бөлінуінің келесі сипаттамалары қарастырылады: жартылай ыдырау кезеңдері, толық кинетикалық энергиялар (ТКЕ), лездік нейтрондардың еселігі және басқа ыдырау түрлеріне қатынаста өздігінен бөліну ықтималдығы (bSF, бөліну коэффициенті). Зерттеу әдістері. Бұл жұмыста ізделінді ядролардың ыдырау өнімдерін сәуле иондарынан және әртүрлі реакциялардың фондық өнімдерінен кинематикалық бөлу әдісі, сондай-ақ тәжірибелік деректерді корреляциялық өңдеу қолданылды. Бұл тәсіл имплантталған ҚЯ-ды оның α-бөлшектер мен өздігінен бөліну жарықшақтарын қосатын ыдырау өнімдерімен байланысын іздеуді көздейді. Әдістің мәні ҚЯ-дың бастапқы тіркелген нүктесіндегі оның кейінгі ыдырауларының реттілігін тіркеуде жатыр. Зерттеулер SHELS және GRAND кинематикалық сепараторларын қолдану арқылы жүргізілді, олар пикобарнға дейінгі қималармен тәжірибелерді жоғары сезімталдықпен жүргізуге мүмкіндік береді. У-400 және ДЦ-280 үдеткіштері әлемдегі ең қарқынды ауыр иондық сәулелерді алуға мүмкіндік береді, олардың қарқыны 1013 бөлшек/секунд-қа жетеді. Қорғауға ұсынылатын негізгі ережелер: 1. SHELS жаңғыртылған ҚЯ сепараторында трансуран ядролардың өздігінен бөліну қасиеттерін зерттеу үшін 116 нейтронды 3He-санағыштан тұратын жаңа SFiNx детекторлық жүйесі тәжірибелерге дайындалды. 2. SHELS сепараторында 26Mg ауыр иондарымен MNT реакцияларында өздігінен бөлінетін изомерлерді алу тәжірибесі жүргізілді. Өздігінен бөлінетін изомерлердің лездік нейтрон шығаруы туралы (бөліну актісіндегі нейтрондардың орташа саны, нейтрондардың еселіктері бойынша таралу дисперсиялары және әртүрлі еселіктегі нейтрон шығару ықтималдықтары) деректер тұңғыш рет алынды. 3. Жаңа газтолтырылған GRAND сепараторы тәжірибеге дайындалып, оның алғашқы тәжірибелік нәтижелері көрсетілді. GRAND сепараторында жүргізілген сынақ тәжірибелері оның жұмыс істеу қабілетін растап, негізгі параметрлерді онтайландырды: 48Ca + 208Pb → 254No + 2n реакциясы үшін ҚЯ-ды тасымалдау тиімділігі 54% жетті, гелийдің онтайлы қысымы 0.7 Торр болды, ал QvDhQvQhD ион-оптикалық сұлбасы фокус жазықтығындағы өнімдердің бірқалыпты таралуын қамтамасыз етті. Қысқа өмір сүретін ядроларды анықтау және тасымалдау әдістемелерінің сәтті әзірленуі қондырғының изотоптарды α-, β-, γ-спектроскопиясы және ауыр және асауыр элементтердің өздігінен бөліну қасиеттерін зерттеу бойынша тәжірибелер жүргізуге дайындығын растайды. 4. GRAND сепараторында үлкен диаметрлі (d = 480 мм) нысананың тұңғыш рет қолданылған тәжірибесі жүргізілді. 252No изотопының жоғары статистикалық көлемдегі (тәулігіне 100 мыңнан астам оқиға) деректері тұңғыш рет алынды. 24 сегментті нысана мен онтайландырылған сәуле параметрлерінің (216–219 МэВ энергия, 6 бөлшек·мкА дейінгі қарқындылық) сәтті қолданылуы асауыр ядроларды жоғары статистикалы зерттеу әдістемесінің тиімділігін көрсетті. Алынған деректер 252No изотопының сипаттамаларын едәуір нақтылап, трансактиноидтар аймағындағы бөлінуді одан әрі зерттеудің негізін қалайды. Ғылыми жаңалық. 26Mg + 238U MNT реакциясында өздігінен бөлінетін изомерлер тұңғыш рет алынды. Өздігінен бөлінетін изомерлердің лездік нейтрон шығаруы туралы (бөліну актісіндегі нейтрондардың орташа саны, нейтрондардың еселіктері бойынша таралу дисперсиялары және әртүрлі еселіктегі нейтрон шығару ықтималдықтары) деректер тұңғыш рет алынды. Жаңа GRAND әмбебап газтолтырылған сепараторында алғашқы сынақтық эксперименттер жүргізілді. Бұл қондырғы изотоптарды α-, β- және γ-спектроскопиясы бойынша эксперименттер жүргізуге, сондай-ақ ауыр және аса ауыр элементтердің химиялық қасиеттерін зерттеуге мүмкіндік береді. Осы қондырғыда алынған алғашқы эксперименттік нәтижелер көрсетілді. 252No изотопының бөліну қасиеттерін зерттеу тәжірибелерінде үлкен диаметрлі (d = 480 мм) нысана тұңғыш рет қолданылды. 252No изотопының жоғары статистикалық көлемдегі (тәулігіне 100 мыңнан астам оқиға) деректері тұңғыш рет алынды. Жұмыстың ғылыми-практикалық құндылығы. Жүргізілген зерттеулердің нәтижелері жоғары ғылыми және практикалық құндылыққа ие. Лездік нейтрондардың еселілігі туралы алынған тәжірибелік деректердің практикалық маңыздылығы, ең алдымен, олардың атом ядролардың бөліну теориясын жетілдіруге және ядролық деректер базасын толықтыруға пайдаланылуымен анықталады. Сонымен қатар, жұмыс барысында әзірленген аппараттық-әдістемелік тәсілдер ауыр ионды үдеткіштерде синтезделетін асауыр элементтердің өздігінен бөліну қасиеттерін тәжірибелік зерттеу үшін де сәтті қолданылуы мүмкін. Автордың жеке үлесі. Диссертацияда келтірілген нәтижелер автордың БЯЗИ Г.Н.Флёров атындағы ЯРЛ (Ресей Федерациясы, Дубна), атап айтқанда №2 сектор «Ауыр ядролардың пайда болу реакциялары мен құрылымының» қызметкерлерімен бірлесіп алынған. Автор жаңа SFiNx детекторлық жүйесі мен ҚЯ-дың GRAND кинематикалық сепараторын жасауға белсенді түрде қатысты. Энергия шығындарын есептеді, сепаратордың параметрлерін баптады, детекторлық жүйені әзірлеуге және оны жасауға қатысты. Сипатталған әрбір тәжірибеге, атап айтқанда, олардың деректерін калибрлеуге, талдауға және өңдеуге белсенді үлес қосты. Жұмыс нәтижелерінің сенімділігі Диссертациялық жұмыста жүргізілген тәжірибелік зерттеулердің дұрыстығы және алынған нәтижелердің сенімділігі белгілі және жетік меңгерілген әдістерді қолдану арқылы негізделген. Алынған тәжірибелік нәтижелер жақсы талданған және осы саладағы басқа зерттеушілердің жұмыстарымен сәйкес келеді. Диссертацияның негізгі нәтижелері халықаралық рецензеленетін ғылыми журналдарда жарияланған және ядролық физика саласындағы жетекші халықаралық конференциялардың материалдарында ұсынылған. 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 9 жұмыс жарияланған, оның 5-еуі Scopus дерекқорына енгізілген, импакт-факторы нөлден жоғары басылымдарда жарық көрген, ал 1 мақала Қазақстан Республикасының Ғылым және жоғары білім министрлігінің Ғылым және жоғары білім саласындағы сапаны қамтамасыз ету комитеті ұсынған тізімге кіретін журналда жарияланған, 3 мақала – халықаралық конференциялардың материалдарында. Диссертацияның құрылымы мен көлемі. Диссертация кіріспеден, 3 бөлімнен, қорытындыдан және 108 пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады. Жұмыстың жалпы көлемі 72 бетті құрайды, оның ішінде 8 кесте, 41 сурет және 2 қосымша бар. Кіріспеде зерттеу тақырыбының өзектілігі көрсетіліп, мәселенің тұжырымдамасы мен шолуы беріледі; жұмыстың мақсаттары, алынған нәтижелердің жаңашылдығы, олардың ғылыми және практикалық құндылығы негізделеді. Сондай-ақ қорғауға ұсынылатын негізгі тұжырымдамалар, автордың жеке үлесі, нәтижелердің апробациясы және диссертацияның қысқаша мазмұны келтірілген. Бірінші бөлімде атом ядроларының өздігінен бөліну механизмі мен негізгі сипаттамаларына (осы процестің тәжірибелік өлшенген параметрлерінің жүйелімі қоса алғанда) қысша сипаттама беріліп, өздігінен бөлінетін изомерлерге қысқаша түсініктеме жасалған. Екінші бөлімде SHELS (жаңғыртылған ВАСИЛИСА сепараторы) және GRAND кинематикалық сепараторлары қысқаша сипатталған, сонымен қатар жұмыста сипатталған тәжірибелерде қолданылған GABRIELA және SFiNx детекторлық жүйелеріне толық сипаттама берілген. Үшінші бөлімде SHELS сепараторында 26Mg + 238U MNT реакциясында алынған өздігінен бөлінетін изомерлердің қасиеттерін зерттеу бойынша тәжірибелердің негізгі нәтижелері, сондай-ақ GRAND сепараторында өткізілген алғашқы сынақ тәжірибелерінің және 48Ca ауыр иондарымен 206Pb толық бірігу реакциясында синтезделген 252No изотопының өздігінен бөлінуін зерттеу нәтижелері келтірілген. Қорытындыда жүргізілген тәжірибелер мен оларды талдау негізінде жасалған негізгі қорытындылар тұжырымдалған.
Зерттеулерді этикалық бағалау жөніндегі комиссияның қорытындысы
Диссертациялық кеңестің шешімі
Диссертация қорғауының бейнежазбасы: https://www.youtube.com/watch?v=VxuO_0u0oqc
