Лаборатория прикладного и теоретического материаловедения

Лаборатория прикладного и теоретического материаловедения (ЛПТМ) – одно из структурных подразделений отдела радиационной физики твердого тела Института Ядерной Физики. Персонал лаборатории стоит из 16 научных и технических сотрудников, в том числе четырех кандидатов наук. В лаборатории активно ведется подготовка молодых специалистов: PhD докторантов, кандидатов физико-математических наук и магистрантов.

История основания

Лаборатория прикладного и теоретического материаловедения организована в 2005г., путем слияния двух лабораторий: лаборатории реакторного материаловедения (ЛРМ) и лаборатории теоретических исследований твердого тела (ЛТИТТ). Решение об образовании лаборатории прикладного и теоретического материаловедения было принято не случайно, а продиктовано мировым развитием исследований в области радиационной физики твердого тела и радиационного материаловедения, а также насущными задачами развития этой области физики в Казахстане. Основной целью создания лаборатории является тесное «сотрудничество теории и эксперимента», результатом которого будет создание прогнозных моделей обращения с отработанным ядерным топливом, основ для целенаправленного создания новых конструкционных материалов. Поэтому, в 2005 г. Ученым советом ИЯФ под руководством профессора К.К.Кадыржанова было принято решение о создании лаборатории сочетающей экспериментальные и теоретические методы исследования. Заведующим вновь образованной лаборатории прикладного и теоретического материаловедения был назначен начальник отдела радиационной физики твердого тела ИЯФ канд.физ.-мат.наук С.Б. Кислицин.

Деятельность лаборатории

Основной вид деятельности лаборатории это экспериментальные и теоретические исследования конструкционных материалов ядерной энергетики, включающие в себя исследования радиационной стойкости новых, перспективных материалов для ядерной энергетики и определение остаточных ресурсных характеристик отработавшего ядерного топлива. Это стали и сплавы различных классов, применяемые в активных зонах реакторов, топливные материалы, материалы транспортных упаковочных комплектов, материалы для реакторов термоядерного синтеза, а также способы модификации свойств материалов методами радиационных технологий.

 

Целями данных исследований являются:

  • Исследования физико-механических свойств конструкционных материалов облученных быстрыми нейтронами в реакторе БН-350 для обоснования продления срока активной эксплуатации действующих реакторов и обеспечения безопасного обращения и длительного хранения с отработавшего ядерного топлива
  • Исследования структуры и физико-механических свойств новых типов ядерного топлива и конструкционных материалов после облучения в реакторе ВВР-К.
  • Разработка, имитационные и реакторные испытания радиационной стойкости материалов с защитными покрытиями — новых конструкционных материалов для различных типов ядерных реакторов: высокотемпературных, гибридных и термоядерного синтеза.
  • Имитационные исследования воздействия потоков энергии и интенсивных корпускулярных потоков на структуру и свойства перспективных материалов защиты первой стенки и пластин дивертора ТЯР

В лаборатории ведутся исследования и по другим, сопутствующим направлениям:

  • Развитие теоретических и экспериментальных методов исследования воздействия плазмы на конструкционные материалы реакторов термоядерного синтеза – материалов защиты первой стенки ТЯР
  • Исследования в области формирования треков в твердых телах при облучении тяжелыми ионами высоких энергий;
  • Разработка теоретических основ модификации и создания новых материалов с использованием радиационной обработки материалов;
  • Радиационные испытания и разработка способов снижения радиационной нагрузки к воздействию космического излучения на элементы бортовой электронной аппаратуры космических аппаратов

 

 

Достижения

Сотрудниками лаборатории достигнуты заметные успехи в научной деятельности, к которым можно отнести в первую очередь следующее:

  • Выявлены остаточные ресурсные характеристики конструкционных сталей оболочек ТВС реактора БН-350 в условиях моделирующих долговременное хранение отработанного ядерного топлива.
  • Получены экспериментальные данные по радиационной стабильности покрытий на основе нитридов переходных металлов к облучению альфа-частицами, ионами криптона и ксенона, моделирующими накопление трансмутантного гелия и взаимодействия с осколками деления ядерного топлива;
  • Разработаны модели ползучести облученных конструкционных металлических материалов, на основе которой можно прогнозировать изменения прочностных свойств пост радиационного старения;
  • Предложена модель термической стабилизации многослойных покрытий;
  • Разработаны модели тепловой эрозии поверхности при взаимодействии материалов защиты первой стенки ТЯР с плазмой.

Результаты исследований изложены в 2 монографиях и более чем 100 публикациях, как в республиканских так и международных периодических изданиях и трудах международных конференций.

Заведующий лабораторией прикладного и теоретического материаловедения Кислицин Сергей Борисович