Проект класса мегасайенс «Комплекс NICA» помимо задач фундаментальной физики предусматривает работу специализированных каналов транспортировки пучков заряженных частиц для прикладных работ. Сюда входят науки о жизни, радиационное материаловедение, тестирование электроники на радиационную стойкость и развитие передовых технологий ядерной энергетики. На текущий момент коллектив ученых, инженеров и специалистов из целого ряда научных и научно-технологических организаций стран-участниц ОИЯИ осуществляет разработку и монтаж необходимых экспериментальных зон, оборудованных облучательными стациями для работы с образцами различных типов. Эта инфраструктура в 2021 году получила название ARIADNA (Applied Research Infrastructure for Advanced Developments at NICA fAcility).
Проект реализуется в несколько этапов. Первый из них — создание станции СОЧИ (Станция облучения чипов) для облучения декапсулированных микросхем, то есть микросхем со вскрытым корпусом, пучками ионов с энергией 3,2 МэВ/нуклон. В декабре 2021 года был осуществлен физический пуск станции с пучком ионов углерода. Эта станция позволит тестировать электронику для дальних полетов в космос, изучая при этом не только функциональные изменения, но и структурные повреждения полупроводниковых материалов.
Такие исследования позволят получить новые ведения о природе возникновения функциональных отказов микроэлектроники при воздействии тяжелых ионов и способствовать разработке инновационных решений для повышения радиационной стойкости компонентной базы. На данный момент проблема разрушительного воздействия тяжелых ионов в составе космической радиации является одним из ключевых препятствий для осуществления дальних космических миссий, причем не только пилотируемых, которые связаны с опасностью облучения экипажей космических кораблей, но и автоматизированных, где воздействию подвергается микропроцессорная техника. Также станция СОЧИ может быть использована для задач радиационного материаловедения, подразумевающих использование пучков заряженных частиц относительно низких энергий. Здесь перспективным направлением могут стать новые разработки в области ионной имплантации на тонких структурах — весьма востребованной технологии для создания композиционных материалов с уникальными структурами и свойствами. Такие материалы в последние годы находят все более широкое применение в различных отраслях науки и техники, в частности, при разработке изготовлении полупроводниковых приборов.
Следующие этапы включают введение в строй трех других облучательных станций. Станция ИСКРА (Испытательная станция компонентов радиоэлектронной аппаратуры) также будет предназначена для определения радиационной стойкости компонентной базы и работ в области радиационного материаловедения, но позволит изучать наблюдаемые эффекты в диапазоне энергий ионов от 150 до 500 МэВ/нуклон, что дает возможность моделировать воздействие отдельных компонентов космической радиации на интегральные микросхемы. На станции СИМБО (Станция для исследования медико-биологических объектов) будут вестись работы в области наук о жизни с использованием ускоренных ионов с энергиями порядка 500–1000 МэВ/нуклон. Установка, оборудованная климатической камерой и набором специализированных фиксаторов для манипуляций с различными образцами, предоставляет широкие возможности для целого ряда научно-практических задач в области современных биомедицинских технологий. Станция СИЯЭ (Станция для исследований по ядерной энергетике) поможет в решении актуальных вопросов ядерных технологий, связанных с производством энергии и утилизацией ядерных отходов, где находят применение высокоэнергичные (до 4 ГэВ/нуклон) пучки легких ионов.
Параллельно с этим в целях расширения спектра прикладных исследований на комплексе NICA и проработки научной программы осуществляется формирование научных коллабораций вокруг создаваемой исследовательской инфраструктуры. Заинтересованные организации сформировали три коллаборации: ARIADNA-LS — по прикладным исследованиям в области наук о жизни, ARIADNA-MSTE — по радиационному материаловедению и тестированию электроники и ARIADNA-NPT — по развитию передовых технологий для задач ядерной энергетики. Уже идут активные обсуждения, был организован целый ряд научных конференций, семинаров, совещаний и рабочих встреч. Как результат были разработаны уставные документы коллабораций и утверждены исполняющие обязанности руководителей коллабораций. Ими стали: заместитель начальника Отделения научно-методических исследований и инноваций ЛФВЭ О. В. Белов (по коллаборации ARIADNA-LS), начальник Сектора высокотемпературных сверхпроводящих магнитов Ускорительного отделения ЛФВЭ М. С. Новиков (по коллаборации ARIADNA-MSTE) и начальник Отделения научно-методических исследований и инноваций ЛФВЭ С. И. Тютюнников (по коллаборации ARIADNA-NPT).
«Уже сейчас очевидно, что участники от сотрудничающих организаций взяли высокий темп и переходят от стадии планирования исследований в стадию реализации подготовительных экспериментов в своих институтах. Плотное рабочее взаимодействие и тесная кооперация на текущем этапе имеет ключевое значение для последующего выполнения целых серий экспериментов на пучках комплекса NICA», — прокомментировал текущей этап работ вокруг инфраструктуры ARIADNA Олег Белов.
Он отметил, что кооперация в обозначенных на сегодняшний день направлениях обещает быть весьма глубокой. Даже на текущем этапе, до полномасштабного запуска всех облучательных станций, организации выражают самые серьезные намерения участвовать вплоть до создания в Дубне своих филиалов, целевым образом ориентированных на исследования с использованием пучков комплекса NICA.
«Совместно с некоторыми организациями мы заранее прорабатываем возможности привлечения индустриальных партнеров, которым будут интересны наши результаты и разработки. При этом, конечно же, будет постепенно выстраиваться и наша политика в области интеллектуальной собственности», — отметил Олег Белов.
В этом для деятельности вокруг ARIADNA активным подспорьем стала недавно сформированная Группа инноваций в Отделе инноваций и интеллектуальной собственности ОИЯИ.
"Заинтересованные партнеры проекта вносят весомый научный вклад в формирование пакета предложений по исследованиям на каналах ARIADNA. «Здесь и широкий круг работ по радиационной биофизике, и разработки в направлении космической и авиакосмической медицины, где у нас участвуют профильные организации России, официально уполномоченные вести такие исследования". – рассказывает Олег Белов. – "Непреходящими для нас являются задачи радиационной медицины, поскольку комплекс NICA предоставляет уникальные возможности для отработки перспективных методик планирования облучения в задачах ионной терапии, а также для разработки инновационных подходов к лечению ряда опухолевых заболеваний. Нельзя не подчеркнуть новые разработки в области создания высокотемпературных сверхпроводящих кабелей и связанные задачи радиационной стойкости материалов, которые комплексно реализуются сотрудниками ЛФВЭ в тесном сотрудничестве с участниками коллаборации ARIADNA-MSTE». Также мощным импульсом к развитию прикладных исследований на комплексе NICA обещают стать наработки по ADS-системам, представляющим собой управляемые сильноточными ускорителями подкритические сборки. В настоящее время такие установки рассматриваются в качестве перспективных способов трансмутации отработанного ядерного топлива и производства энергии».
Ситуация с формированием научной программы всех трех коллабораций ARIADNA развивается динамично.
