Перспективные конструкционные материалы
В настоящей работе для характеризации наноструктуры широкого спектра дисперсно–упрочненных оксидами (ДУО) сталей применены методы малоуглового рентгеновского рассеяния (МУРР). Исследуемые стали имеют различные системы легирования, отличающиеся содержанием Cr, V, Ti, Al и Zr. Показано, что применение МУРР позволяет определить объемную плотность наноразмерных включений в ДУО сталях, определить их распределение по размерам.
Материалы и технология для новых источников энергии
В статье оценивается возможность создания условий для взаимовыгодного влияния термоядерных нейтронов трехкомпонентной (D–T–3He)-плазмы и нейтронов деления подкритического бланкета. Термоядерные нейтроны, облучающие подкритический бланкет, будут поддерживать в нем стационарную цепную реакцию деления, а нейтроны деления, приходящие из бланкета в плазму, могут усилить в ней воспроизводство трития через 3He(n,p)T-реакцию.
Математическое моделирование в ядерных технологиях
В статье приведены результаты расчета пороговых уровней напряженности электрического поля, при которых возможно развитие мультипакторного разряда в однозазорном группирователе на частоту 80 МГц. Рассмотрены два вида геометрии зазора с расширением от 18 до 25 мм и с расширением от 18 до 80 мм. Представлены результаты моделирования мультипакторного разряда с использованием программы MultP-M.
В настоящее время собственное энергетическое разрешение сцинтилляционного детектора понимается многими авторами по-разному. Существующие формулы для энергетического разрешения, различаются не только названиями, но также и физическим смыслом учитываемых ими процессов. Главный недостаток всех существующих теорий сцинтилляционных спектрометров заключается в необоснованном введении различных членов в формулу для энергетического разрешения, без их связи с конкретными характеристиками сцинтилляционного детектора, что не позволяет корректно определить собственное энергетическое разрешение сцинтилляционного детектора. Собственное энергетическое разрешение сцинтилляционного детектора наиболее правильно определить как тот неустранимый предел, который может быть достигнут, когда все параметры детектора достигают своих предельных значений и их флуктуации отсутствуют. На основании микроскопической стандартной теории сцинтилляционных детекторов показано, что собственное энергетическое разрешение будет определяться нелинейностью световыхода, и флуктуациями числа электронно-дырочных пар.
Инженерное проектирование ядерно-физической аппаратуры
Атомно-зондовая томография – это инструмент для детального анализа химического состава наноструктуры перспективных конструкционных материалов. Использование различных устройств атомно-зондовой томографии (АЗТ) требует сертификации этих установок перед проведением исследований. В данной работе предлагается метод сравнения установок АЗТ для оценки влияния общей конфигурации системы на точность получаемых данных. Представлено сравнение полученных данных для алюминиевого сплава Al–3.3Cu–2.5Mn–0.5Zr и конструкционной стали 16Х12МВСФБР, полученных на установке ПАЗЛ-3D и на модернизированной установке АТЛАЗ на основе ECOTAP. Сравнение результатов подтверждает возможность проведения исследований одного и того же материала на аналогичных установках без существенного искажения данных без значительного искажения данных при их анализе и интерпретации.
Рассматривается жидкодейтериевый источник холодных нейтронов для канала ГЭК-2 реактора ПИК. Проведено сравнение двух вариантов расположения камеры источника в отражателе реактора по отношению к центру активной зоны. Показано, что при приближении камеры к центру активной зоны резко растет энерговыделение в ней. При этом яркость источника растет слабее. Продемонстрирована существенная роль вытеснителя при использовании дейтериевой камеры большого объема. Рассчитана яркость источника для двух вариантов расположения его в отражателе, а также энерговыделение в камере источника и подводящих трубах. Источник с энерговыделением 10 кВт во внутриканальной вставке может иметь рекордную яркость по сравнению с другими ИХН на реакторах в мире.
В современных реакторных установках существует проблема износа конструкционного материала под воздействием нейтронного потока. В НИЦ “Курчатовский институт” на базе ускорителя ТИПр (тяжело-ионный прототип) ведутся работы по изучению радиационной стойкости новых материалов с помощью ускоренных пучков ионов, имитирующих нейтронное воздействие. В рамках совершенствования экспериментов на ускорителе планируется создание второго канала для одновременного облучения образца как тяжелыми ионами, так и ионами водорода и гелия, что позволит моделировать эффекты трансмутации образца в зоне повреждения тяжелыми ионами. Для фокусировки пучка ионов водорода и гелия планируется использовать систему квадрупольных магнитных линз, питающихся от регулируемых источников постоянного тока.
Ускорители заряженных частиц для ядерных технологий
Канал HEBT (канал транспортировки тяжелых ионов высокой энергии) предназначен для транспортировки пучков ионов с Z/A = 1/4–1/8 и энергией 4 МэВ/нуклон от линейного ускорителя (ЛУ) до обдирочной мишени и подготовки кинематических характеристик пучка к инжекции в бустер. Канал состоит из магнитных квадрупольных линз, обеспечивающих поперечную фокусировку пучка и дебанчера, введенного для снижения разброса частиц в пучке по импульсу до ± 0.3%. Моделирование динамики пучка в HEBT проводилось с учетом трехмерного распределения магнитных полей в квадрупольных линзах и электрических полей в дебанчере.
Работа посвящена разработке системы анализа и транспортировки пучка сильноточного инжектора многозарядных ионов на базе сверхпроводящего ЭЦР источника ионов, разрабатываемого в ОИЯИ в рамках программы исследования сверхтяжелых элементов. В работе описано моделирование динамики ионных пучков в разрабатываемой системе в приближении “идеальных” полей в оптических элементах тракта.
В предстоящих экспериментах по нагреву мишеней интенсивным пучком тяжелых ионов в рамках проекта FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) измерение профиля пучка на мишени имеет большое значение для получения оптимального энерговклада в облучаемом материале и интерпретации экспериментальных результатов. Предложен метод диагностики поперечного распределения интенсивности ионов на мишени по регистрации рентгеновского излучения, возникающего в мишени под действием ионного пучка. В данной работе с помощью численного кода Geant4 была разработана и построена полномасштабная модель эксперимента и выполнено численное моделирование рентгеновской диагностики ионного пучка. Тестирование предложенного метода и сравнение с результатами моделирования выполнено в экспериментах на ускорителе UNILAC в GSI (Германия) с пучком ионов Au+26 с энергией 11.4 МэВ/а.е.м., проходящим через медную мишень толщиной 10 мкм. Рентгеновское изображение мишени формировалось с помощью камеры-обскура на CsI сцинтилляторе и регистрировалось с помощью цифровой sCMOS камеры с усилителем яркости.
Физика газового разряда и плазмы
Представлен многофункциональный исследовательский комплекс, разработанный для получения основополагающих знаний в области физики разряда по поверхности диэлектрика, в вакуумных и газовых промежутках, изучения свойств плазмы вакуумных дуг в парах металла и свойств лазерной плазмы с применением различных методик.
Взаимодействие плазмы, пучков частиц и излучения с веществом
Исследован процесс распространения электромагнитной волны в сильно замагниченной (магнитные поля, превышающие Гс), зарядово-симметричной плазме. Учитывая изменение дисперсионных свойств фотона в магнитном поле и плазме установлено, что аналогично случаю чистого магнитного поля, процесс затухания фотона в замагниченной плазме имеет неэкпоненциальный характер. Показано, что эффективная ширина поглощения фотона существенно меньше по сравнению с известными в литературе результатами.
С использованием данных протон-протонных столкновений, набранных экспериментом LHCb и соответствующих интегральной светимости 9 фб−1, были обнаружены несколько новых мод распада мезонов на чармоний и три легких заряженных адрона. В частности, обнаружены следующие каналы Bc+→ ψ(2S)π+π−π+, Bc+→ (ψ(2S) → J/ψπ+π−)π+, Bc+→ J/ψK+π−π+ и → J/ψK+K−K+. Получено первое экспериментальное свидетельство существования распада Bc+→ ψ(2S)K+K−π+. Измерены вероятности обнаруженных распадов относительно нормировочных каналов с большой статистикой.
Медицинская физика и биофизика
Создана серия аппликаторов на базе фазированных антенных решеток (ФАР) для электромагнитной высокочастотной гипертермии и одновременно лучевой терапии опухолей, отличающихся высокой прозрачностью для гаммы излучения. Проведены исследования на устойчивость материала основного элемента микрополоскового излучателя, его антенны к воздействию ионизирующего излучения. Были рассмотрены возможные семь типоразмеров ФАР аппликаторов, работающих на частоте 434 МГц. Проведены измерения распределения квадрата компоненты электрической составляющей электромагнитного поля, излучаемого аппликатором, – SAR (Specific Absorption Rate) в плоскости апертуры аппликатора. Представлены экспериментальные результаты распределения SAR в плоскости апертуры аппликатора от одиночных модулей для различных по фазам электромагнитных полей возбуждения. Рассмотрены основные параметры стандарта качества в онкологической гипертермии, которые должны быть достигнуты в лечении онкологических больных с конкретным перечнем нозологических форм новообразований.
ISSN 2079-5637 (Online)