В настоящее время заведующим лабораторией радиационной диффузии является к.ф.м.-н. Хромушин И.В.
Хромушин И.В., 1957 г.р., к.ф.-м.н., специальность – Физика твердого тела. Опыт работы по направлению программы - свыше 40 лет. Индекс Хирша - 5, (https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=6506790112).
Окончил физико-технический факультет Горьковского политехнического института им. Жданова в 1981 г. по специальности «Атомные электростанции и установки». С 1981г. работает в Институте ядерной физики (г. Алматы). В 1989 г. защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности «Физика твердого тела».
За время работы в тесной коллаборации с ведущими научными центрами Дании, Финляндии, Великобритании, Греции, Франции, США, Молдовы, России принимал участие в выполнении ряда Международных проектов: 2-х проектов ИНТАС и 3-х проектов МНТЦ.
подробнее
Лаборатория радиационной диффузии была создана на основе Постановления Президиума АН КазССР от 12 июля 1980 года № 129. Позднее в сентябре 1980 года Приказом № 219 по Институту ядерной физики был назначен заведующий лабораторией радиационной диффузии и определен штат сотрудников. Первым заведующим лабораторией стал к.ф.-м.н. Даукеев Д.К. Состав лаборатории тогда насчитывал 16 сотрудников, включая к.ф.-м.н. Жотабаева Ж.Р. ныне д.ф.-м.н, профессор, лауреат Государственной премии РК.
Создание новой лаборатории было связано с тем, что при изучении процессов прямого преобразования ядерной энергии в электрическую возникали серьезные материаловедческие проблемы, в частности, проблемы, связанные с взаимодействием осколков деления и продуктов ядерных реакций, в частности гелия, с конструкционными материалами.
Были выполнены исследования поведения одиночных атомов гелия и небольших гелий-вакансионных комплексов в конструкционных и модельных материалах, а также изучены релаксационные процессы в металлах при радиационном воздействии.
В конце 80-ых годов в лаборатории получило развитие новое направление, связанное с исследованием свойств оксидных материалов, в том числе высокотемпературных сверхпроводников и высокотемпературных протонных проводников. Были разработаны и изготовлены установки для измерения электрических и магнитных свойств высокотемпературных сверхпроводников. Выполнены исследования влияния катионного допирования, внешних воздействий, ионизирующего излучения на структуру и свойства иттриевых купратов.
Основные направления работ
В последнее время основная деятельность лаборатории направлена на исследования твердооксидных ионных проводников перспективных для использования в качестве твердых электролитов топливных ячеек – экологически чистых источников энергии, в которых имеет место прямое преобразование энергии электрохимического окисления водорода в электричество, и других электрохимических устройствах таких как, элетролизеры, датчики кислорода и водорода. При этом основное внимание уделяется изучению стабильности структуры и свойств этих материалов в полях ионизирующего излучения, а также возможности улучшения их характеристик посредством радиационной модификации.
По результатам исследований, выполненных в лаборатории радиационной диффузии, были защищены две докторские и 5 кандидатских диссертаций: Даукеев Д.К. – д.ф.-м.н., Жотабаев Ж.Р. – д.ф.-м.н., Хромушин И.В. – к.ф.-м.н., Мусурманкулов Р. – к.ф.-м.н., Медеуов Б. – к.ф.-м.н., Аксенова Т.И. – к.ф.-м.н, Мунасбаева К.К. – к.ф.-м.н
Международное сотрудничество
Лаборатория имеет тесные контакты с научными центрами бывшего Советского Союза – Институтом атомной энергии им. И.В. Курчатова (Москва), Физико-энергетическим институтом (Обнинск), Физико-техническим институтом им. Иоффе (Санкт-Петербург), Уральским Государственным Университетом (Екатеринбург), Институтом высокотемпературной электрохимии УРО РАН (Екатеринбург), Институтом химии твердого тела и механохимии СО РАН (Новосибирск), Институтом химии твердого тела УРО РАН (Екатеринбург) и др.
В коллаборации с ведущими учеными из дальнего зарубежья – Компания Stoller (Германия), Лос-Аламоская Национальная лаборатория (США), Государственный университет штата Айова (США), Университет г.Турку (Финляндия), Национальный центр Научных исследований Университета им. М. Кюри (Франция), Химический факультет университета Осло (Норвегия), Империал колледж Лондона (Великобритания), Институт инженерных исследований химических процессов (Греция) и другими – выполнен ряд совместных международных проектов.
Выполненные международные проекты
Проект INTAS 99-00636: «Hydrogen in oxide systems, fundamentals and promising applications» (Водород в оксидных системах – фундаментальные аспекты и применения).
Отв. исполнитель: Аксенова Т. И.
Проект ИНТАС 00-00728: «Hydrogen in mixed-valence perovskites: new approach to the chemical control of physical properties of HTSC and manganites» (Водород в смешанно-валентных перовскитах: новые приложения для химического контроля физических свойств высокотемпературных сверхпроводников и манганитов).
Отв. исполнитель: Хромушин И.В.
Выполненные проекты МОН РК
Проект МОН 0609 (2012-2014 гг)
«Синтез высокоэффективных протонных проводников посредством радиационного модифицирования перовскитных АВО3 структур»
Руководитель проекта: Хромушин И.В.
Проект МОН 0378 (2015-2017 гг)
«Возможности радиационного модифицирования диоксида циркония стабилизированного иттрием (YSZ) для получения высокоэффективного твердого электролита»
Руководитель проекта: Хромушин И.В.
Проект МОН АР 05130148 (2018-2020 гг)
«Изучение влияния способов формирования дефектов на свойства новых протонных проводников на основе иттрата и скандата лантана»
Руководитель проекта: Хромушин И.В.
Тема НТП 2012 –2014 гг
«Реализация концепции обеспечения водородовзрывобезопасности на объектах атомной энергетики»
Руководитель проекта: Хромушин И.В.
Тема НТП 2015 –2017 гг
«Изучение влияния облучения на характеристики протонных проводников для создания электрохимических устройств систем обеспечения водородовзрывобезопасности объектов атомной энергетики»
Руководитель проекта: Хромушин И.В.
В настоящее время сотрудники лаборатории принимают участие двух проектах:
Тема ЯРФ 2021-2023 «Изучение влияния имплантации Не на структуру и свойства твердооксидных ионных проводников на основе скандата лантана» в рамках программы «Развитие комплексных научных исследований в области ядерной и радиационной физики на базе казахстанских ускорительных комплексов»
Руководитель темы: Хромушин И.В.
Тема BR18574073 2022-2024 «Изучение влияния ионной имплантации He на структуру и свойства твердооксидных ионных проводников на основе цератов бария для создания высокоэффективных электрохимических устройств для нужд водородной энергетики» в рамках программы: «Разработка и развитие новых инновационных устройств, материалов и наукоемких технологий для внедрения и использования водородной энергетики в Казахстане»
Руководитель темы: Хромушин И.В.
Перспективы развития лаборатории радиационной диффузии связаны с исследованием металлооксидов, активных в отношении водорода, с целью получения материалов с заданными свойствами (высокой ионной и протонной проводимостью и высокой химической стабильностью), перспективными для использования в качестве мембран и электродов в водородной энергетике и других областях современной науки и техники.
Основные научные достижения лаборатории радиационной диффузии
Изучены процессы взаимодействия осколков деления с модельными, и конструкционными материалами ядерных энергетических установок. Определены коэффициенты диффузии осколков деления в этих материалах, изучены процессы распыления ядерного топлива при его делении в ядерном реакторе.
Исследовано влияние структуры, облучения и состава некоторых модельных и конструкционных материалов на поведение в них одиночных атомов гелия и небольших гелий-вакансионных комплексов. На основе полученных экспериментальных данных и предложенной расчетной модели сделан вывод о том, что границы фаз внедрения в ОЦК-металлах являются ловушками для атомов гелия. Определены энергии активации десорбции гелия из конструкционных и модельных материалов.
Изучено влияние внешних воздействий (водородосодержащая среда, ионизирующее излучение и т.д.) на структуру и свойства высокотемпературных сверхпроводников. Обнаружено увеличение транспортного критического тока при слабых воздействиях на иттриевые ВТСП керамики.
Выполнено моделирование переноса радионуклидов грунтовыми водами из мест проведения ядерных взрывов на площадке «Балапан» с учетом реальных гидро-геологических условий. Получены пространственные и временные характеристики загрязнений подземных вод площадки «Балапан» и прилегающих к ней территорий.
Изучено влияние окислительно-восстановительных условий отжига на процессы интеркаляции водорода и кислорода в бариевые и стронциевые цераты. Предложены математические модели для описания процессов обмена газ-твердое тело и определены энергетические характеристики этих процессов.
Выявлены основные закономерности влияния степени катионного допирования на процессы интеркаляции водорода и кислорода в металлооксиды. Оказалось, что рост степени допирования этих материалов приводит к росту концентрации протонов и повышает стойкость этих материалов по отношению к диоксиду углерода.
Изучено влияния низкотемпературного (~100оС) реакторного облучения на цераты бария и стронция. Предложен механизм влияния облучения на ионику перовскитных оксидов, основанный на восстановлении Се4+ до Се3+ при облучении.
Впервые обнаружен фазовый переход в цератах бария и стронция после облучения их на реакторе при 620oС, сопровождающийся выделением молекулярного кислорода.
Разработан пакет программ для автоматизации научных исследований, обработки и представления экспериментальных данных
Результаты исследований, выполненных в лаборатории радиационной диффузии, опубликованы более чем в 250 статьях и доложены на многочисленных специализированных международных конференциях.
СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ
1. T.I. Aksenova, I.V. Khromushin, Zh.R. Zhotabaev, K.D. Bukenov, A.K Berdauletov, Z.V Medvedeva. Thermodesorption study of barium and strontium cerates Solid State Ionics v. 162-163 (2003) p. 31-36
2. I.V. Khromushin, T.I. Aksenova, Zh.R. Zhotabaev, Mechanism of gas-solid exchange processes for some perovskites Solid State Ionics v. 162-163 (2003) p. 37- 40
3. Yu.M. Baikov, M.E.Kompan, T.I. Aksenova, I.V. Khromushin, V.P.Gorelov. Well-Known Perovskites (Cerates, Cuprates, Manganates): Problem and Facts; A Review of Nontraditional Approaches. Ionics 9 (2003) Р.1-9
4. Кузьмин А.В., Горелов В.П., Aksenova T.I., Хромушин И.В., Ваганов Е.Г., Корзун И.В., Казанцев В.А Фазовые переходы, термодесорбция газов и электропроводность BaCeO3 - базового соединения для высокотемпературных протонных проводников. Электрохимия. 2005. Т. 41, №5. С. 620-626.
5. Хромушин И.В., Aksenova T.I., Жотабаев Ж.Р., Мунасбаева К.К. Исследование особенностей внедрения кислорода в допированные цераты бария и стронция. Известия НАН РК. Серия физико-математическая. – Алматы. 2006. - №6. с. 72.
6. Хромушин И.В., Aksenova T.I., Жотабаев Ж.Р., Букенов К.Д., Мунасбаева К.К., Tuseev T. Исследование радиационной стабильности цератов бария и стронция. Известия высших учебных заведений. Физика. – Томск. 2008. – Т.51.- №11/2. 188
7. И.В. Хромушин, T.I. Aksenova, Ж.Р. Жотабаев, К.К. Мунасбаева, Т.Тусеев. Влияние реакторного облучения на структуру и фазовую стабильность высокотемпературных протонных проводников. Известия высших учебных заведений. Физика. – Томск. 2009. – Т.52.- №8/2. 500-503 с.
8. Kadyrzhanov K.K., Zhotabaev Zh.R., Khromushin I.V., Aksenova T.I., Munasbaeva K.K Influence of reactor irradiation on structure and properties of high temperature proton conductors. Proceeding of Technical Meeting on Application of Nuclear Methods to Advanced Materials for Fuel Cell and Hydrogen Cycle Technology. IAEA, Vienna. – 2012.P. 123-128.
9. Khromushin I.V., Aksenova Т. I., Tuseyev Т., Munasbaeva К.К., Ermolaev Yu.V., Ermolaev V.N., Seitov A.S. Modification of barium cerates by heavy ion irradiation. Advanced Materials Research, 2013, Vols 781-784, pp. 357-361.
10. Хромушин И В, Аксенова Т. И., Тусеев Т., Мунасбаева К., Ермолаев Ю., Ермолаев В.Н., Сеитов С. Фазовые и структурные превращения в допированном церате бария после облучения тяжелыми ионами // Известия высших учебных заведений. Томск. ФИЗИКА. 2014, Том 57, Октябрь № 10/3, С.288-293. Модификация Материалов (тематический выпуск).
11. I.V. Khromushin, T.I. Aksenova, T. Tuseev, K.K. Munasbaeva, Yu.V. Ermolaev, V.N. Ermolaev, A.S. Seitov. Particularities of Radiation Defect Formation in Ceramic Barium Cerate // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 81 (2015) 012037 doi:10.1088/1757-899X/81/1/012037.
12. I.V. Khromushin, T.I. Aksenova, and Yu.M. Baikov. Regularities of oxygen and water thermal desorption from barium cerate doped by neodymium, samarium, and gadolinium // Russian Journal of Electrochemistry. – 2017, – Vol. 53. – No. 6. – P. 647–650.
13. Хромушин И.В., Аксенова Т.И., Ермолаев Ю.В., Тусеев Т.Т. Модифицирование свойств YSZ высокоэнергетическими ионами аргона и кислорода // Вестник НЯЦ РК. – 2018. – Выпуск 3. – C. 55-62.
14. Lesnichyova A., Stroeva A., Belyakov S., Farlenkov A., Shevyrev N., Plekhanov M., Khromushin I., Aksenova T., Ananyev M. and Kuzmin A. Water Uptake and Transport Properties of La1−xCaxScO3−α Proton-Conducting Oxides // Materials. – 2019. – 12 (14), 2219. – P. 1-13.
15. Khromushin I.V., Yermolaev Yu.V., Kasmamytov N.K., Aksenova T.I., Tusseyev T., Stanbay L.A.. Radiation modification of proton conductors based on doped barium cerate // Proceedings of Second International Scientific Conference «Alternative energy sources, materials and technologies. AESMT’19» / Sofia, Bulgaria, (2019). – Vol. 2. – 2019. – P.99-100.
16. Khromushin I.V., Yermolaev Yu.V., Kasmamytov N.K., Aksenova T.I., Tusseyev T., Stanbay L.A. Radiation modification of BaCe0.85Nd0.15O3-δ // Bulgarian Chemical Communications. – 2019 – Vol. 51. – P 49-54.
17. Хромушин И.В., Аксенова Т.И. Влияние способа формирования дефектов на свойства протонных проводников на основе скандата лантана // Вестник НЯЦ РК. – 2020. – Выпуск 2. – C. 70-79.
18. I V Khromushin, T I Aksenova, S B Kislitsin. Effect of irradiation with Ar ions on properties of proton conductors on the base of LaScO3. Journal of Physics: Conference Series, Volume 2155 (2022) 012002 doi:10.1088/1742-6596/2155/1/012002
