Базовые установки

Исследовательский атомный реактор ВВР-К, электростатистический перезарядный ускоритель УКП-2-1, изохронный циклотрон У-150М, критический стенд, ускоритель электронов ЭЛВ-4, ускоритель тяжелых ионов ДЦ-60 стали основой формирования школы высоко-квалифицированных научных кадров, развития высоких технологий и выпуска наукоемкой продукции, востребованной на отечественном и мировом рынках, осуществления цикла вузовского и послевузовского образовательного процесса, включая подготовку специалистов высшей квалификации.

Исследовательский атомный реактор ВВР-К

Реактор бассейнового типа на тепловых нейтронах введен в эксплуатацию в 1967 г. Теплоноситель, замедлитель и отражатель — обессоленная вода. Максимальная плотность потока тепловых нейтронов: 1.1х1014 н/(см2с). Тепловая мощность — 6 МВт.
На базе реактора проводятся фундаментальные ядерно-физические и материаловедческие исследования и внутриреакторные испытания, производство радиоизотопов для медицины и промышленности, гамма-источников, нейтронное легирование кремния, нейтронно-активационный анализ.

Критический стенд

Реактор малой мощности (100 Вт) на тепловых нейтронах с легководным замедлителем и отражателем (Н20 или Ве). Предназначен для изучения характеристик активных зон исследовательских реакторов, экспериментов по безопасности реакторных установок, формирования условий испытаний петлевых каналов и других экспериментальных устройств. Максимальная плотность потока тепловых нейтронов в центральном канале составляет -5*108см-2с-1.

Ускоритель тяжелых ионов УКП-2-1

Электростатический ускоритель УКП-2-1 введен в эксплуатацию в 1987 г.
Для получения заряженных частиц используются дуоплазматрон со смещенным эмиссионным отверстием и твердотельный источник с цезиевым распылением мишени. Высоковольтный терминал позволяет регулировать ускоряющее напряжение в диапазоне от 150 кВ до 1 МВ. Техническая модернизация элементов и узлов ускорителя позволила достичь энергетического разброса в протонном пучке 100 эВ на энергии 1 МэВ. Ввод в эксплуатацию нового источника тяжелых ионов (NEC, США) позволило получать широкий спектр высокостабильных и интенсивных тяжелоионных пучков. На ускорителе разработан и успешно применяется комплекс аналитических методик, включающий: рентгенофлуоресцентный анализ с протонным возбуждением (PIXE), метод резерфордовского обратного рассеяния (RBS) и метод резонансных ядерных реакций (NRA). На базе тяжелоионного канала на ускорителе в настоящее время разрабатывается метод ускорительной масс-спектрометрии для анализа тяжелых изотопов в биологических объектах и объектах окружающей среды. На ускорителе проводятся работы в областях низкоэнергетической ядерной физики, физики твердого тела, физики плазмы, экологии и медицины.

Изохронный циклотрон У-150М

Введен в действие в «классическом» режиме в 1965 году, с фиксированной энергией ускоренных ионов (p, d, α) 10 МэВ/нуклон.
В 1972 году переведен в изохронный режим с регулируемой энергией ионов: протоны: 7-30 МэВ, дейтоны: 12,5-25 МэВ, ионы гелия-3: 18-61 МэВ, ионы гелия-4: 25-50 МэВ.

Ускоряемые ионы Энергия, МэВ Ток внутреннего пучка, мкА Ток выведенного пучка, мкА
протоны 7-30 500 50
дейтроны 12,5-25 150 50
α-частицы 25-50 50 20
Не3+2 18-61 25 10

Лабораториями Отдела ядерной физики НЭЯР (низкоэнергетических ядерных реакций), ЛЯР (лаборатория ядерных реакций) и ЛФД (лаборатория физики деления) проводятся научные исследования на выведенных пучках циклотрона в области фундаментальной и прикладной ядерной физики и радиационного материаловедения.

Внутренние мишенные устройства используются для производства радиоизотопов.

К настоящему времени конструкция внутренней мишени доработана таким образом, что мишень может воспринимать до 10-12 кВт энергии пучка ионов. Это позволяет производить конкурентно-способную на мировом рынке радиоизотопную продукцию. Основные радиоизотопы, которые производятся на циклотроне: Cd-109, Ge-68, Tl-201, Co-57, Ga-67.

К настоящему времени назрела острая необходимость проведения глубокой реконструкции ускорительного комплекса на базе У-150М с заменой циклотронной установки на основе последних достижений и тенденций в области ускорительной техники. Реализация данного проекта позволит Казахстану оставаться на передовом рубеже ядерной науки, ядерных и радиационных технологий, станет базой для развития наукоемких инновационных производств.

Ускоритель Электронов ЭЛВ-4

Ускоритель электронов ЭЛВ-4 был установлен и запущен в эксплуатацию в ИЯФ в 1993 году как базовая установка для адаптации и развития электронно-лучевых технологий в республике.

Ускоритель электронов прямого действия, на базе индукционного каскадного умножителя. Ускорение электронов обеспечивается металло-керамической ускорительной трубкой.

Источник электронов – катод из гексаборида лантана с косвенным подогревом. Вывод пучка ускоренных электронов из вакуумной камеры в атмосферу производится через титановую фольгу толщиной 100 мкм. Развертка пучка по фольге производится сканирующим устройством в двух взаимно-перпендикулярных направлениях. Откачка на вакуум ускорительной трубки и системы выпуска пучка обеспечивается магниторазрядными насосами.

Установка позволяет ускорять электроны с энергией до 1,5 МэВ при максимальной мощности пучка до 40 кВт. Ускоритель используется для решения научных и прикладных задач, в частности, для радиационной сшивки полимеров и радиационной обработки изделий медицинского назначения.

На сегодняшний день разработана технология изготовления и зарегистрированы гидрогелевые повязки в качестве изделий медицинского назначения. В отделе проведен запуск участка производства, оснащенного современным оборудованием высокой производительности, организованного в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями.

Гидрогелевые повязки относятся к разряду специальных раневых покрытий, обладают целым рядом уникальных лечебных свойств и могут применяться при лечении поверхностных повреждений кожи различного происхождения. Они изготавливаются из биологически совместимых полимеров методом радиационного сшивания пучком ускоренных электронов.

Повязки обладает следующими свойствами:

  • стерильны и являются эффективным антибактериальным барьером;
  • предохраняют раневую поверхность от высыхания, и обеспечивают условия для оптимального увлажнения раны;
  • проницаемы для кислорода; процесс лечения ускоряется, и уменьшается рубцевание ран.
  • Обеспечивают безболезненность при перевязках

Радиационная стерилизация выгодно отличается от традиционных газовых и тепловых методов стерилизации экономичностью и экологической чистотой. В основу радиационной стерилизации положено свойство ионизирующего излучения подавлять жизнедеятельность микроорганизмов.

Объектами радиационной стерилизации могут быть:

  • для медицины — перевязочные материалы, гигиенические пакеты, шприцы, системы переливания крови, зонды, катетеры, шовный материал (кетгут, шелк), хирургические перчатки, акушерские комплекты и белье одноразового использования, лекарственные препараты, субстанции и др.
  • для пищевой промышленности – тара и упаковка для продуктов с повышенным сроком хранения, расфасованные специи, приправы, бульоны и супы, посуда однократного использования и др.

Ускорительный комплекс ДЦ-60

Виртуальный тур по центральному залу ускорительного комплекса ДЦ-60

Ускоритель ДЦ-60 состоит из инжектора-имплантатора тяжелых ионов на базе ЭЦР-источника, системы аксиальной инжекции пучка, изохронного циклотрона, системы вывода, разводки и трех каналов транспортировки ускоренных ионов, канала транспортировки ионов низкой энергии (пучки ЭЦР-источника), облучательных устройств, научного и технологического оборудования.

 

Основные параметры пучков ускоренных ионов

Тип ионов Li – Xe
A/Z 6 – 12
Энергия ускоренных ионов 0,4 – 1,75 МэВ/нуклон
Энергетический разброс 2 %
Дискретное изменение энергии ионов за счет изменения заряда иона (отношение A/Z)
Плавная вариация энергии ионов 30% (+/-15%) за счет вариации магнитного поля

Источник многозарядных тяжелых ионов на основе электронно-циклотронного резонанса (ЭЦР) – один из основных узлов ускорителя. Он может работать как инжектор тяжелых ионов в циклотрон для их последующего ускорения и получения пучков ионов высокой энергии, так и в автономном режиме, обеспечивая проведение экспериментов на пучках ионов низкой энергии, до 25 кэВ на заряд. Энергия ускоренных ионов циклотрона варьируется в пределах от 0,4 до 1,75 МэВ/нуклон.

Основные направления научных исследований:

  • Создание нано- и микроструктур на основе ядерных трековых мембран
  • Модификация полимеров с использованием пучков тяжелых ионов
  • Исследования радиационных эффектов в твердых телах, модификация свойств металлов и полупроводников методом ионного легирования
  • Исследования реакций передачи и радиационного захвата для астрофизических и термоядерных приложений
  • Разработка нормативно-методической базы для проведения научных экспериментов и научно-технического сопровождения подготовки специалистов на ускорителе ДЦ-60

Перейти на главную страницу Астанинского филиала