"Международный проект "Российско-Американский Галлиевый Эксперимент (SAGE)

В ноябре 2005 года проведены измерения потока солнечных нейтрино на Галлий-германиевом нейтринном телескопе и выполнен анализ полученных данных. В течение 22-26 ноября выполнено очередное извлечение из мишени телескопа единичных атомов 71Ge, которые помещены в пропорциональный счетчик для последующего счета. В измерениях SAGE используется уникальный радиохимический метод извлечения из десятков тонн ме-таллического галлия единичных атомов германия-71, образованных в результате захвата нейтрино на ядрах 71Ga, очистки извлеченных образцов, перевода их в газообразное состоя-ние и помещения в специальные низкофоновые пропорциональные счетчики для регистра-ции единичных распадов атомов 71Ge. Методика не имеет аналогов в мире. Выполнен анализ законченных счетом измерений. Проведены подготовительные работы для увеличения массы мишени Галлий- герма-ниевого нейтринного телескопа (ГГНТ), подготовлена дополнительная мишень в количестве 5,9 тонн. С этой целью в Институте был введен в эксплуатацию и прошел технологические испытания участок по регенерации металлического чернового галлия из солянокислых рас-творов. Для этого была разработана не имеющая аналогов по производительности процесса и технологическому выходу конечного продукта технология регенерации солянокислых гал-лиевых растворов, которая включает в себя осаждение гидроокиси галлия путем нейтрализа-ции солянокислых растворов гидроокисью натрия, отмывку осажденной гидроокиси галлия от хлористого натрия, растворение гидроокиси галлия в щелочном растворе и регенерацию галлия до металла путем восстановления галлия из полученного щелочного электролита ме-таллическим алюминием.
В результате проведенных работ в настоящее время подготовлено для очистки от космогенных изотопов германия и последующего добавления в галлиевую мишень галлий-германиевого нейтринного телескопа 5,9 тонн металлического галлия марки Гл99,9999.

Второй этап календарного плана выполнен полностью.
В январе-июне 2006 года продолжались исследования потока солнечных нейтрино в регулярных ежемесячных измерениях на Галлий-Германиевом нейтринном телескопе Бак-санской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН. За отчетный период с января по июнь 2006 года выполнено 6 извлечений атомов 71Ge, образованных солнечными нейтрино в примерно 45 тоннах галлиевой мишени. Счет каждого извлечения ведется в течение 6 месяцев. В на-стоящее время в пропорциональном счетчике выполняется регистрация всех событий, их энергий, времени прихода и формы их импульсов.
Одной из важных задач, которую необходимо решить при проведении долгосрочных измерений на Галлий-германиевом нейтринном телескопе, является создание технологии очистки регенерированного из экстракционных растворов галлия от космогенных изотопов германия, в первую очередь 68Ge с периодом полураспада 280 дней, которые образовались в галлии под воздействием космических лучей во время проведения регенерации.
На первом этапе выполнения контракта было восстановлено из растворов и очищено 5900 кг металлического галлия. Этот материал доставлен в подземную лабораторию ГГНТ и выдержан в течение нескольких месяцев для распада 71Ge и 69Ge После этого в галлии ос-тался только космогенный изотоп 68Ge, образовавшийся во время нахождения галлия на по-верхности.
Для очистки галлия от 68Ge галлий был расплавлен и помещен в стандартный химиче-ский реактор, используемый для извлечения германия, для селективного выщелачивания германия из расплава металлического галлия раствором перекиси водорода и соляной кисло-ты, концентрирования германия в растворе методом вакуумной выпарки, отдувки германия в форме тетрахлорида из подкисленного раствора и синтеза летучего соединения германия – гидрида германия. Всего было проведено шесть циклов извлечения германия. При эффек-тивности каждого цикла очистки 90% результирующая степень очистки составила 106, что обеспечивает необходимую чистоту мишени.

На третьем этапе были проведены работы по увеличению массы мишени Галлий-германиевого нейтринного телескопа в SAGE. Чистота добавляемого галлия по космогенному изотопу 68Ge определялось по скорости распадов этих атомов в пропорциональных счетчиках, используемых в солнечных нейтринных измерениях. Результаты показали, что содержание радиоактивных изотопов в добавляемом галлии снижено практически до уровня фона.
Также в течение 3-го этапа в соответствии с увеличением массы мишени ГГНТ были внесены соответствующие изменения в технологию извлечения германия из галлиевой мишени, обеспечивающие эффективность извлечения не ниже 90%. Произведен расчет количества и концентрации химических реактивов, используемых в извлечениях с увеличенной массой мишени. Произведена калибровка датчиков уровней, концентраций и температур. Проведены дополнительные линии подачи деионизированной воды и химических реактивов. Создана и введена в эксплуатацию автоматизированная система поддержания и контроля температуры галлия в реакторе №7. Модифицирована программа компьютерного управления технологической частью телескопа с учетом введения в эксплуатацию дополнительного химического реактора. Соответствующим образом с учетом увеличения массы мишени модернизирована программа анализа данных SAGE.
Выполнение этих работ позволило перейти к измерениям потока солнечных нейтрино на Галлий-германиевом нейтринном телескопе с увеличенной на 13.5% массой мишени. За отчетный период с июля по октябрь 2006 года выполнено три извлечения атомов 71Ge, образованных солнечными нейтрино, и четвертое извлечение будет выполнено в соответствии с графиком 23-28 октября 2006 года. Счет событий каждого извлечения, используемых для последующего анализа, ведется в течение 6 месяцев. Одновременно выполняется анализ законченных счетом солнечных измерений. Результат измерения солнечного нейтринного потока в SAGE равен 66.5 + 4.9/- 4.7 SNU.