Лаборатория прикладного и теоретического материаловедения

История основания лаборатории прикладного и теоретического материаловедения уходит корнями в 70-е годы ХХ века

Диков Алексей Сергеевич
Заведующий лабораторией прикладного и теоретического материаловедения, кандидат технических наук
dikov@inp.kz
Краткая информация

В 2019г. окончил Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» (Россия) по направлению – 14.06.01 «Ядерная, тепловая и возобновляемая энергетика и сопутствующие технологии».

В 2021г. в Национальном исследовательском ядерном университете «МИФИ» (Россия) защитил диссертацию на тему «Термическая и радиационная ползучесть аустенитных и ферритно-мартенситных сталей применительно к длительному хранению отработавшего ядерного топлива» по специальности – 05.14.03 «Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации».

Основные направления работ

Научные исследования в области радиационной физики твердого тела

Международное сотрудничество

США – Аргонская национальная лаборатория; Россия – НИЯУ МИФИ, – НИИ Атомных реакторов; Япония – Агенство по атомной энергии.

Награды

За активное участие в проведении фундаментальных и прикладных научных исследованиях в приоритетных для государства направлениях и высокие показатели в научной деятельности Диков А.С. не однократно отмечен благодарственными письмами: в 2013г. Комитетом по атомной энергетике Министерства индустрии и новых технологий Республики Казахстан, в 2016 г. Министерством энергетики Республики Казахстан.

В 2017 году, Диков А.С. награжден Ассоциацией «Ядерное общество Казахстана» нагрудным знаком «ЗАСЛУЖЕННЫЙ РАБОТНИК АТОМНОЙ ОТРАСЛИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН» 3 степени.

Участие в научных программах и проектах 

Программа «Развитие ядерной энергетики в Республике Казахстан» – тема: «Испытания конструкционных сталей оболочек отработавших тепловыделяющих сборок реактора БН-350 в штатных и критических условиях при длительном хранении ОЯТ» - соруководитель темы.

Программа «Научно-техническое обеспечение создания и эксплуатации казахстанского термоядерного материаловедческого реактора ТОКАМАК» - раздел: «Исследования воздействия плазмы на материалы облицовки первой стенки, диффузии и накопления газовых примесей в объемных слоях материалов КТМ» - ответственный исполнитель.

Программа "Развитие комплексных научных исследований в физики, химии и передовых технологий на базе ускорителя тяжелых ионов ДЦ-60" - - ответственный исполнитель.

Программа BR05236400 – «Прикладные научно-технические исследования в области радиационного материаловедения, аналитической химии и обеспечения ядерной безопасности на базе исследовательского реактора ВВР-К». Соруководитель темы – «Экспериментальные исследования воздействия нейтронного облучения в среде водорода и гелия и на структуру и охрупчивание конструкционных сталей».

Программа BR05236400 – «Прикладные научно-технические исследования в области радиационного материаловедения, аналитической химии и обеспечения ядерной безопасности на базе исследовательского реактора ВВР-К». Руководитель темы – «Развитие аппаратно-методического обеспечения для радиационных испытаний конструкционных материалов и ядерного топлива».

подробнее
Лаборатория прикладного и теоретического материаловедения

Лаборатория прикладного и теоретического материаловедения (ЛПТМ) – одно из ведущих подразделений отдела радиационной физики твердого тела ИЯФ РК. Структура лаборатории включает две исследовательские группы – аналитическую и испытательную. В настоящее время персонал лаборатории сформирован из 11 научных и технических сотрудников в числе которых 2 кандидата наук и один доктор PhD. На стадию защиты квалификационных работ вышли два молодых сотрудника один магистрант и один докторант.

История лаборатории

История основания лаборатории прикладного и теоретического материаловедения уходит корнями в 70-е годы ХХ века. Когда требованиями развития радиационного материаловедения в ССР и необходимостью теоретического обобщения проводимых в институте исследований, были созданы 2-е лаборатории – лаборатория реакторного материаловедения (1971 г.) и лаборатория теоретических исследований твердого тела (1974 г.). Основная заслуга в создании этих лабораторий принадлежит Академику АН КазССР, профессору Ибрагимову Ш.Ш. при неоценимой поддержке доктора технических наук, профессора Айтхожина Э.С., и член-корреспондента РАН, профессора, доктора физико-математических наук Кирсанова В.В. Позднее, в 2005 году, Ученым советом ИЯФ под руководством профессора К.К. Кадыржанова было принято решение о создании лаборатории сочетающей экспериментальные и теоретические методы исследования. Так, путем слияния двух лабораторий, была организована лаборатория прикладного и теоретического материаловедения. Решение о создании лаборатории прикладного и теоретического материаловедения, продиктовано тесным сотрудничеством теории и эксперимента, мировым развитием исследований в области радиационной физики твердого тела, а также насущными задачами развития радиационного материаловедения в Казахстане. Первым заведующим вновь образованной лаборатории был назначен начальник отдела радиационной физики твердого тела ИЯФ кандидат физ.-мат.наук С.Б. Кислицин. В настоящее время руководство лабораторией осуществляет кандидат технических наук А.С. Диков.

В истории становления и развития лаборатории зафиксированы славные достижения в науке, отмеченные премиями, дипломами и наградами Правительства КазССР, Академией наук СССР и Академией наук КазССР. В лаборатории разработан и запущен в действие уникальный комплекс внутриреакторных установок для испытаний металлических образцов до 1400 °С при постоянном контроле и измерении деформации, температуры, плотности нейтронного потока и приложенного напряжения. На этих установках проводятся крупномасштабные по длительности, сложности и объему испытания на ползучесть конструкционных материалов для ядерных и термоядерных реакторов. Разработанные в лаборатории модель радиационной ползучести, основанная на механизме скольжения-переползания дислокаций, модель расщепления каскадов на субкаскады при взаимодействии высокоэнергетичных облучающих частиц с твердыми телами, модель радиационно-стимулированной сегрегации компонентов в каскадах атом-атомных соударений, упорядочения газовых пор на дислокациях, признавались в качестве важнейших достижений физико-математических наук АН СССР.

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 ресурсных характеристик ядерного топлива. Объектом исследований являются 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.

Основные направления исследований

- 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 конструкционных материалов и ядерного топлива после облучения в реакторе ВВР-К.

- Имитационные исследования воздействия потоков энергии и интенсивных корпускулярных потоков на структуру и свойства перспективных материалов защиты первой стенки и пластин дивертора ТЯР

- Разработка, имитационные и реакторные испытания радиационной стойкости материалов с защитными покрытиями — новые конструкционные материалы для различных типов ядерных реакторов: высокотемпературных, гибридных и термоядерного синтеза.

- Комплексные материаловедческие исследования материалов, предназначенных для хранения и транспортировки водорода

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;

- 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

Международное сотрудничество 

США – Аргонская национальная лаборатория; Россия – НИЯУ МИФИ, – НИИ Атомных реакторов; Япония – Агенство по атомной энергии.

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 длительное «сухое» 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 200 публикациях, как в республиканских так и международных периодических изданиях и трудах международных конференций.

Оборудование лаборатории

В арсенале лаборатории большой парк современного аналитического оборудования и методов исследования материалов: испытательные машины (растяжение, сжатие, изгиб, ползучесть), внутриреакторные испытательные машины, современные микро и нанотвердомеры (методы восстановленного и невосстановленного отпечатка, склерометрия), оптические и электронные микроскопы (металлография, сканирующая микроскопия, фрактография, ЭДС анализ), дилатометр (температурное расширение), ферритометр, профилометр (радиационное распухание и радиационный рост), установка измерения электросопротивления (исследование радиационных дефектов и материалов с эффектом памяти формы), оснащенный участок пробоподготовки образцов и другое аналитическое оборудование.