Воздействия излучений на металлы (№9)

Историческая справка
Лаборатория воздействие излучений на металлы была создана в 1968г. Актуальность создания лаборатории была связана с расширением круга материаловедческих задач, обусловленных потребностями ядерной энергетики, космической техники и электроники.

Основным направлением научной деятельности лаборатории в прошедшие годы являлось радиационное и космическое материаловедение. В рамках этого направления развивались исследования в следующих областях: воздействие концентрированных потоков энергии на физико-химические свойства неорганических материалов установок ядерной энергетики, термоядерного синтеза и космической техники; изменение структурно-фазового состояния металлических материалов при облучении и разработка малоактивируемых сплавов для ядерных и термоядерных установок; развитие методов модифицирования свойств твердых тел с использованием импульсных потоков частиц и излучений, а также ударных волн; влияние факторов космического пространства на материалы летательных аппаратов.

Основные достижения
На основе установок типа «Плазменный фокус» (ПФ) по воздействию мощных импульсов энергии на материал создан комплекс оборудования и разработаны методики, позволяющие моделировать условия воздействия потоков радиации на первую стенку, узлы и конструкции камер управляемого ядерного синтеза (с магнитным и инерциальным удержанием плазмы), на аппараты космической техники, а также с целью модифицирования и изменения свойств обрабатываемых поверхностных слоев. Выполнен цикл экспериментов и исследований по оценке радиационно-термической стойкости материалов, перспективных для реакторов управляемого ядерного синтеза, в частности для международного реактора ИТЕР.
В рамках проблемы разработки новых материалов для термоядерной энергетики изучено влияние электронного облучения на ванадиевые сплавы на основе системы V–Ga. Показано, что указанные сплавы не склонны к низкотемпературному радиационному охрупчиванию и могут рассматриваться как альтернативные по отношению к наиболее распространенным малоактивируемым ванадиевым сплавам системы V-Ti-Cr.
Развиты теоретические представления о механизме зарождения и роста дислокационных междоузельных петель в металлах и сплавах при облучении. В рамках развитых модельных представлений рассмотрена кинетика радиационного упрочнения ванадия, алюминия и его сплавов при электронном облучении, обусловленная образованием дислокационных междоузельных петель. Проведенные теоретические исследования подтвердили перспективность применения ванадиевых сплавов на основе системы V-Ga в качестве малоактивируемых конструкционных материалов для реакторов термоядерного синтеза. Показано, что максимальное радиационное упрочнение, соответствующее времени выхода суммарной концентрации междоузельных атомов в дислокационных петлях на насыщение (перед стадией коагуляции петель), зависит от скорости ввода радиационных дефектов, существенно возрастая с ее увеличением.
Исследовано воздействие ионов Ar+ и N+ с энергией 20 кэВ на структуру и поверхностное упрочнение ванадия и сплавов на основе системы V-Ga. Облучение проводилось на ускорителе ИЛУ до доз (1-2)•1018 см-2. Обнаружено, что бомбардировка ионами аргона и азота приводит к увеличению микротвердости и упрочнению поверхностных слоев сплавов V-5Ga-6Cr и V-5Ga-0,05Ce. Свойства модифицированного поверхностного слоя в исследованных сплавах зависят от их состава и различны для различных комбинаций ион-мишень.
На базе комплекса, включающего ускоритель электронов «Микротрон-Ст)» и гамма-спектрометр SBS-75 с полупроводниковым Ge-детектором и программным обеспечением, развивается метод элементного гамма-активационного анализ (ГАА) материалов. Метод основан на взаимодействии гамма-квантов высокой энергии, образующихся при торможении пучка электронов ускорителя в мишенях из тяжелых элементов (W, Ta, Pb), c ядрами атомов анализируемого вещества. Образующиеся при таком взаимодействии радионуклиды являются источником вторичного гамма-излучения, по спектру которого можно определять элементный состав материала. Применение ГАА позволило выявить целый ряд элементов, которые присутствовали в исследуемых материалах в незначительном количестве в виде примесей, и их наличие в образцах заранее не было известно. Метод позволяет делать экспрессный анализ элементного состава материалов, эффективен для обнаружения малых примесей (до 10-7%) и оценивать времена достижения биологически безопасного уровня радиоактивности реальных конструкционных материалов ядерной энергетики.
Исследовано движение быстрых частиц в твердых телах с учетом их взаимодействия с валентными электронами и тепловыми колебаниями решетки. Построены основные кинетические функции, и показано, что особенности этих функций связаны с различием вкладов в кинетику от быстрых частиц, движущихся в трех разных режимах: каналирования, квазиканалирования и хаотического движения. С использованием методов неравновесной статистической термодинамики исследованы квазиравновесные и кинетические характеристики каналированных частиц, движущихся в кристаллах, и каскадных частиц, которые рассматриваются как отдельные термодинамические подсистемы.

Состав лаборатории
Заведующий лабораторией
д.ф.-м.н. ПИМЕНОВ Валерий Николаевич тел. (499) 135-96-04
pimval@mail.ru
Пом. зав. лабораторией
к.т.н. ДЕМИНА Елена Викторовна тел. (499) 135-63-01
elenadyom@mail.ru

«« »»