Перспективные конструкционные материалы
Настоящая работа посвящена получению керамической мишени (ZrSi2–ZrB2–MoSi2)/Cr методом горячего прессования продуктов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и осаждению покрытий в системе Zr–Si–Mo–B методами магнетронного распыления на постоянном токе и высокомощного импульсного магнетронного распыления. Проведены исследования состава и структуры исходных порошковых смесей, СВС-продуктов, двухслойной функционально-градиентной мишени и осажденных при ее распылении покрытий. Показано, что разработанная мишень (ZrSi2–ZrB2–MoSi2)/Cr может успешно применяться для получения покрытий с плотной однородной бездефектной структурой, в том числе при высоких энергетических режимах распыления, пиковом токе 50 А и пиковой мощности 50 кВт.
Быстрозакаленные REP порошки, полученные распылением (атомизацией) расплава, очевидно, характеризуются таким же влиянием скорости закалки на структурные особенности, как и при традиционной твердофазной закалке. Однако критическая скорость охлаждения, определяемая по ТТТ диаграмме для фазового превращения расплава при атомизации–кристаллизации, значительно выше, чем ее значение для ТТТ диаграммы при использовании традиционной твердофазной закалки. Важные особенности быстрозакаленных порошков – высокая дисперсность дендритной структуры и образование микро- и нанозернистой структуры – определяют особенности выделения карбидных и боридных фаз. Прямые ядерно-физические методы активационной авторадиографии по углероду, трековой авторадиографии по бору, металлографию, SEM, EDX и др. использовались при проведении исследования. Выявлены и проанализированы структурные особенности, в том числе распределение углерода и бора, выделения карбидных и боридных фаз, параметр решетки твердого раствора аустенита для быстрозакаленных REP порошков, PM HIP компактов, изделий – твэльных труб из аустенитных коррозионно-стойких сталей и их аналогов, полученных по традиционной технологии, с учетом роли углерода и бора, выделения карбидов, боридов и влияния неравновесных состояний исследуемых аустенитных сталей.
Математическое моделирование в ядерных технологиях
В статье представлены результаты модернизации высокотехнологичного автоматизированного измерительного комплекса ПАВИКОМ, позволяющие обрабатывать экспериментальные данные, полученные с помощью фотографической ядерной эмульсии, в соответствии с современными мировыми стандартами. Последовательная интеграция новейшего оборудования в сочетании с усовершенствованной механикой и модернизацией программного обеспечения позволит производить одновременное непрерывное сканирование до восьми ядерно-эмульсионных пленок нейтринного детектора эксперимента SND@LHC.
Методом Монте-Карло в рамках трехмерной модели слоистого ВТСП исследовано влияние колончатых центров пиннинга на вольт-амперную характеристику, критический ток и форму кривой намагниченности. Показано, что присутствие слабого собственного пиннинга не меняет качественно результатов расчета. Показано, что наличие периодической решетки центров пиннинга приводит к лавинообразному проникновению вихрей при некотором пороговом поле и существованию свободных от вихрей областей при меньшем поле. Данное различие видно на кривых намагниченности. Эти эффекты не наблюдаются при квазипериодической решетке центров пиннинга.
Инженерное проектирование ядерно-физической аппаратуры
Представлен подробный анализ режимов работы спектрометров Иоганна для точечного и протяженного источников. Эксперименты по определению параметров плазмы рекомендуется проводить по относительным интенсивностям рентгеновских линий. Анализ направлен на совершенствование методов рентгеновской спектроскопии.
Для проектирования диагностико-технологического комплекса токамака Т-15МД используется трехмерная компьютерная модель (САПР-модель), включающая все конструктивные элементы токамака и окружающие его системы: системы нагрева и диагностики плазмы, технологические системы (вакуумная откачка, сбор данных и т.д.). Использование САПР-модели позволяет на этапе проектирования учитывать взаимное расположение соседних систем и геометрию конструкций токамака, таким образом обеспечить интеграцию в него дополнительных систем. Такой подход используется при проектировании ITER, а для российских токамаков применяется впервые. Для обеспечения наиболее полного соответствия САПР-модели реальному токамаку необходимо произвести ее верификацию. В работе представлены алгоритм верификации САПР-модели диагностико-технологического комплекса токамака Т-15МД, осуществляемая по данным лазерного геодезического сканирования, и результаты оценки точности выполненных работ.
Эксперимент ALICE оптимизирован для изучения свойств горячей кварк-глюонной плазмы, получаемой в ультрарелятивистских столкновениях тяжелых ионов. Один из электромагнитных калориметров ALICE, Фотонный Спектрометр (ФОС), предназначен для измерения прямых фотонов и спектров нейтральных мезонов. В настоящее время рассматривается возможность увеличить рабочую площадь детектора ФОС за счет использования кристаллов PbWO4 эксперимента CMS. Возможно изменение кинематического диапазона по псевдобыстроте, с неизменным азимутальным углом, или азимутальному углу, с прежней псевдобыстротой. Также существует возможность раздвижения модулей детектора без добавления дополнительных кристаллов. Моделирование процессов столкновения протонов при энергии 13 ТэВ проводилось при помощи программы PYTHIA методом Монте-Карло. Из полученных результатов моделирования можно утверждать, что для проведения измерений в области низких pT наиболее оптимальным является увеличение азимутального угла, поскольку появляется возможность исследовать область pT вплоть до 25 МэВ/c для π0. Это позволяет провести измерения прямых фотонов в области очень низких энергий (десятки мегаэлектронвольт), а также, возможно, проверить теорему Лоу для мягких фотонов. При этом также значительно увеличивается доступный диапазон для измерения η-мезона (до 50 МэВ/c).
Физика газового разряда и плазмы
Работа посвящена изучению возможности создания экологически чистого источника излучения в среднем инфракрасном диапазоне спектра. Теоретически проанализированы химические элементы, пригодные для замены ртути в плазменном канале импульсных газоразрядных ламп. На основе математической модели выявлено влияние дополнительно вводимого компонента на давление паров цезия и теплопроводность плазмообразующей среды. В работе выполнены экспериментальные исследования, подтвердившие правомочность технического решения по замене ртути на рубидий, даны практические рекомендации по весовым соотношениям вводимых в разряд компонентов
Взаимодействие плазмы, пучков частиц и излучения с веществом
В работе обсуждается эффект дестабилизации темных состояний в ионах 88Sr1+ во внешнем магнитном поле, приводятся теоретические выкладки для описания эффекта, описываются системы генерации магнитного поля и изменения поляризации лазерного излучения, а также анализируется проведенный эксперимент и полученные зависимости.
Радиационная безопасность
В работе рассматривается проблема образования нежелательных β-излучающих радионуклидов (РН) при производстве радиофармпрепаратов для ПЭТ-диагностики. Установлено, что тритий является основным примесным РН, образующимся по реакции 18О(р,t)16О при облучении воды [18O]H2O протонами. Другие примесные β-излучатели в воде накапливаются в основном в результате выщелачивания активированных материалов стенки мишени. Продемонстрирована возможность использования активности трития в воде [18O]H2O в качестве индикатора ее повторного обогащения. Показана необходимость контроля содержания примесных β-излучающих РН в промежуточных продуктах, отходах производства и конечном радиофармпрепарате.
В работе рассматриваются структура и состав измерительных задач радиационного контроля на примере энергоблоков АС, как объектов на которых наиболее системно и полно реализуется весь комплекс радиационных измерений в обеспечении ядерной и радиационной безопасности. Показан достигнутый уровень состояния изделий ядерного приборостроения (ЯП). Представлены основные направления и проблемные вопросы развития ядерного приборостроения, включая совершенствование методов измерения и метрологического обеспечения измерений ионизирующего излучения. Представлены ключевые направления математического моделирования при разработке аппаратуры.
Физика наноструктур
Представлены результаты формирования, аттестации морфологии поверхности и химического состава, а также итоги исследования излучения при нагреве до высоких температур (600–800°C) нанокластерных пленок Та2О5, полученных путем распыления Та мишени в атмосфере газов Ar и O2 с последующей фильтрацией образующихся кластеров по выбранным размерам и осаждением их на металлическую подложку (Та). Методом атомно-силовой микроскопии (in situ) получены изображения поверхности и показано, что пленки Ta обладают рыхлой структурой, состоящей из плотно-упакованных наночастиц сферической формы. Анализ химического состава методом РФЭС показал, что полученные пленки обладают высокой чистотой и близки к соединению Та2О5. При помощи спектрометра, имеющего рабочий диапазон на 600–1700 нм, были получены спектры излучения пленок и подложки с естественным оксидом тантала при нагреве до различных температур. Показано, что пленки с размерами кластеров 2–3 нм обладают более стабильной излучательной способностью при изменяющейся температуре, чем пленки с большими кластерами (4–5 нм). Показано, что при разогреве до одинаковой температуры кластеры оксида тантала размерами менее 3 нм излучают более эффективно, чем подложка с естественной пленкой оксида тантала. Обсуждаются перспективы применения полученных структур в составе селективных излучателей для повышения эффективности термофотовольтаических систем.
Моделирование наноструктур
В настоящей работе полуэмпирическими расчетными методами исследованы нанокластеры титана Ti115 и Ti935 размерами 2 и 4 нм, как отдельные, так и контактирующие – получена оптимальная геометрия, энергии и орбитали, изучены структурные, электронные, зарядовые свойства. Показано, что наибольшая электронная плотность как всех валентных, так и d-состояний локализована у поверхностей нанокластеров с наибольшей кривизной. Минимумы полной и d-электронной плотности локализованы преимущественно на атомах приповерхностного слоя поверхностей с наименьшей кривизной. Энергия связи, приходящаяся на атом, растет с ростом размеров НК, для отдельных НК она чуть выше, чем для системы из двух контактирующих НК. Плотность же электронных состояний системы контактирующих НК 2 нм не зависит от типа их контакта.
ISSN 2079-5637 (Online)