Нейтронный материаловедческий комплекс Института физики металлов УрО РАН на исследовательском атомном реакторе ИВВ-2М (НМК ИФМ)

Институт физики металлов УрО РАН располагает на исследовательском атомном реакторе ИВВ-2М уникальным комплексом экспериментальных установок и методик, позволяющим изучать атомную и магнитную структуры и динамику конденсированных сред методами рассеяния тепловых нейтронов, а также гальваномагнитные и тепловые свойства материалов в широком интервале температур, магнитных полей и давлений, в том числе, облученных быстрыми нейтронами и гамма квантами в разных внешних условиях. Нейтронный материаловедческий комплекс ИФМ УрО РАН является единственным в России исследовательским центром, в котором нейтронографическими методами исследуют высокорадиоактивные материалы, в том числе, функциональные, для использования в промышленности. Кроме того, это единственный в Урало-Сибирском регионе нейтронный материаловедческий центр, где проводятся основные нейтронные исследования в области физики конденсированного состояния. НМК ИФМ УрО РАН функционирует в соответствии с Положением о нейтронном материаловедческом комплексе УрО РАН на реакторе ИВВ-2М.

Экспериментальные исследования с использованием потоков быстрых и тепловых нейтронов, а также изучение свойств облученных образцов выполняются сотрудниками Лаборатории нейтронных исследований вещества (ЛНИВ) и обособленного подразделения института в г. Заречном "Отдела работ на атомном реакторе" (ОРАР). В формировании тематики работ, а также в изучении состояния необлученных материалов активно участвуют и другие подразделения Института. Кроме того, значительный объем исследований проводится в интересах внешних пользователей на основе Соглашений о научно-техническом сотрудничестве, которое в рамках Соглашений осуществляется на безвозмездной основе. Соглашения определяют рамки, в которых сотрудники НМК ИФМ и внешней организации могут работать совместно на его экспериментальном оборудовании, либо выполнять для внешней организации исследования по её Техническому заданию. Предложения о проведении таких работ рассматриваются Научно-Техническим Советом Уникальной Научной Установки.

Подробное описание работы УНУ НМК ИФМ в 2011 - 2016 гг. содержится в файле Нейтронный материаловедческий комплекс ИФМ УрО РАН на реакторе ИВВ-2М.pdf

 

Научно-Технический Совет УНУ "НМК ИФМ УрО РАН":

  • Председатель: Б.Н.Гощицкий, чл.- корр. РАН, гл. науч. сотр. (ИФМ УрО РАН) 
  • Члены НТС:
- В.И. Бобровский, канд. физ.-мат. наук, зав. Отделом радиационной физики и нейтронной спектроскопии (ИФМ УрО РАН)
- В.Г. Зубков, д-р физ.-мат. наук, гл. науч. сотр.  (ИХТТ УрО РАН)
- Н.В. Мушников, академик РАН, зав. Отделом магнитных материалов (ИФМ УрО РАН)
- В.Д. Пархоменко, канд. физ.-мат. наук, зав. Отделом работ на атомном реакторе (ИФМ УрО РАН)
- В.В. Сагарадзе, чл.-корр. РАН, гл. науч. сотр. (ИФМ УрО РАН)
- Ю.Н. Скрябин, д-р физ.-мат. наук, гл. науч. сотр. (ИФМ УрО РАН)
  • Секретарь Совета: Е.А. Шерстобитова, канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотр. (ИФМ УрО РАН)

 

Основные научные направления:

  • Ориентированные нейтронографические исследования функциональных материалов с целью улучшения их эксплуатационных свойств (конструкционные стали, нанокристаллические системы, металломатричные композиты, твёрдые электролиты, газогидратные фазы высокого давления)
  • Свойства материалов, облученных быстрыми нейтронами, в том числе, перспективных для применения в ядерной и термоядерной индустрии и энергетике
  • Радиационная модификация материалов с целью направленного изменения их свойств
  • Физические механизмы формирования экстремальных свойств материалов (высокотемпературная сверхпроводимость, гигантское магнитосопротивление, суперионная проводимость, макроскопическая квантовая когерентность и фрактальность наносистем и т.п.)
  • Магнитные структуры и фазовые переходы сплавов и соединений на основе редкоземельных и переходных металлов

 

Методики исследований:

  • Методика изучения структурных свойств конденсированных материалов на основании измерений рентгеновской дифракции
  • Методика изучения выделений в конденсированных материалах на основании измерений малоуглового рассеяния тепловых нейтронов
  • Методика изучения магнитных свойств материалов на основании измерений на вибрационном магнитометре «ВИБР»
  • Методика изучения сверхпроводящих и транспортных свойств материалов на основании измерений с помощью криомагнитной системы HFSS - Oxford
  • Методика изучения структурных и магнитных свойств конденсированных материалов на основании измерений дифракции тепловых нейтронов
  • Методика облучения образцов флюенсами быстрых нейтронов в вертикальных облучательных каналах

 

Регулярными пользователями НМК ИФМ, совместная деятельность с которыми осуществляется на основе долговременных Соглашений о сотрудничестве, являются:

  • Институт химии твердого тела РАН
  • Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН
  • Институт электрофизики УрО РАН
  • Институт металлургии УрО РАН
  • Институт неорганической химии СО РАН
  • Уральский Федеральный Университет
  • ОАО “Институт реакторных материалов”
  • Белоярская атомная электростанция
  • ООО «ТЕРМОКСИД»
  • Российский Федеральный Ядерный Центр ВНИИТФ
  • Институт ядерных исследований РАН

 

 

В НМК ИФМ УрО РАН ведутся исследования с использованием пучков быстрых и тепловых нейтронов исследовательского атомного реактора ИВВ-2М. НМК ИФМ УрО РАН является единственным в России Центром, в котором нейтронографическими методами исследуются высокорадиоактивные материалы, в том числе функциональные, для использования в промышленности. Кроме того, это единственный в РАН и единственный в Урало-Сибирском регионе нейтронный центр, где проводятся основные нейтронные исследования в области физики конденсированного состояния. Реактор ИВВ-2М имеет мощность 15 МВт. Плотность тепловых и быстрых нейтронов в центре реакторной зоны составляет 1∙1014 и 4∙1014 н/(см2 сек) соответственно.

УНУ «НМК ИФМ УрО РАН располагает набором нейтронных дифрактометров, возможностями проводить облучение образцов в вертикальных каналах атомного реактора, а также различными установками для исследования физических свойств, главным образом, облученных образцов. В перечень основного оборудование входят:утся с использованием следующего основного оборудования:

  • Комплекс "Нейтронный дифрактометр высокого разрешения со стодетекторной системой регистрации нейтронов  Д-7а". Разработка ИФМ УрО РАН. Назначение: Измерения кристаллической структуры, фазового состава и внутренних микронапряжений материалов выполняются в интервале температур от 4.2 К до 1000 К и магнитных полях до 1.2 Тл при внешнем гидростатическом давлении до 15 Кбар при температуре порядка 300 К.
  • Комплекс "Многоцелевой автоматизированный двухосный нейтронный дифрактометр высокого разрешения Д-3". Разработка ИФМ УрО РАН. Назначение: Магнитная нейтронография. Малоугловое рассеяние нейтронов на высокопористых материалах. Длина волны 2.45 и 1.7 Å. Угловое разрешение 0.3 - 0.4 %, малоугловые эксперименты с минимальным q=0.045 Å . Диапазон температур (4.2 -  1000) К; Гидростатическое давление до 15 Кбар при температуре 300 К.
  • Комплекс "Многодетекторный дифрактометр для исследования монокристаллических образцов Д-7б". Разработка ИФМ УрО РАН. Назначение: Исследование особенностей структурных превращений при реконструктивных переходах, исследование трансформаций кристаллической структуры материалов при облучении быстрыми нейтронами. Разрешение 0.3%. Диапазон изменения температур от 2.5 до 1000 К".
  • Комплекс "Дифрактометр малоуглового рассеяния на поляризованных нейтронах Д-6". Разработка ИФМ УрО РАН. Назначение: Исследование магнитных неоднородностей в сплавах, исследование структурных неоднородностей, образующихся в материалах при реакторном облучении, изучение субструктуры высокопористых и наноразмерных материалов. Степень поляризации Р=0.965; передаваемый импульс 0.006 < q < 0.l Å-1. Плотность нейтронного потока на образце 1.8∙105 н/(см2∙ сек). Напряженность магнитного поля до 1.2 Тл.
  • Комплекс "Многоцелевой нейтронный дифрактометр с высокой светосилой Д-2". Разработка ИФМ УрО РАН. Назначение: Измерение методом нейтронной дифракции кристаллической и магнитной структуры и фазового состава материалов, в том числе и облученных образцов. Длина волны 1.805Å. Угловое разрешение 0.3%. Диапазон температур (4.2 -1000) К.
  • Вибрационный магнитометр "ВИБР". Разработка ИФМ УрО РАН. Назначение: Исследование магнитных свойств материалов, в том числе, облученных быстрыми нейтронами в интервале температур (5-300) К и магнитных полей (0-2) Тл". Приспособлен для работы с радиоактивными образцами.
  • Комплекс «Криомагнитная гальванометрическая установка». Производство Oxford Instruments, Великобритания. Назначение: Измерения электросопротивления, эффекта Холла, магнитной восприимчивости и тепловых свойств материалов в магнитных полях до 15.5 Тл при температурах от 0.3 до 350 К (в том числе и материалов облученных быстрыми нейтронами).
  • Аппарат рентгеновский ДРОН-УМ-1. Производство ЛОМО, Россия. Назначение: Измерение методом рентгеновской дифракции кристаллической структуры и фазового состава материалов. Приспособлен для работы с радиоактивными образцами.

Низкотемпературные измерения обеспечиваются собственной гелиевой станцией и двухступенчатым гелиевым криорефрижератором замкнутого цикла на импульсных трубках (SRP-082В-F70Н) производства компании «Sumitomo» для проведения автономных низкотемпературных исследований на пучках тепловых нейтронов.

Метрологическое обеспечение оборудования УНУ НМК ИФМ УрО РАН осуществляется Отделом метрологии ИФМ УрО РАН.

 

Основные документы, обеспечивающие функционирование УНУ «НМК ИФМ УрО РАН»:

ПОЛОЖЕНИЕ об Уникальной научной установке «Нейтронный материаловедческий комплекс ИФМ УрО РАН на реакторе ИВВ-2М (НМК ИФМ УрО РАН)»

c приложениями, являющимися неотъемлемой частью документа:

РЕГЛАМЕНТ доступа к уникальной научной установке «Нейтронный материаловедческий комплекс ИФМ УрО РАН на реакторе ИВВ-2М» 

Основание УНУ

Программа развития УНУ

Перечень выполняемых типов работ и оказываемых услуг

С использованием Нейтронного материаловедческого комплекса ИФМ УрО РАН возможно выполнение заказов на проведение научно-исследовательских работ по широкому набору тематик:

  • Радиационно-индуцированные явления в различных материалах;
  • Нейтронографические исследования кристаллической, микрокристаллической, магнитной структуры, наноструктуры материалов  (в том числе, с предварительным облучением быстрыми нейтронами);
  • Структурные и магнитные фазовые переходы в различных соединениях в широком интервале температур;
  • Электрические, сверхпроводящие и транспортные свойства материалов (в том числе, с предварительным облучением быстрыми нейтронами).

 

Научно-исследовательские работы выполняются на основании заключения Договора между ИФМ УрО РАН и организацией – заказчиком, к которому прилагаются следующие документы, являющиеся его неотъемлемой частью:

Стоимость таких работ – договорная.

Помимо НИР, выполняемых по госзаданиям или заказам других организаций, реализуемых в рамках договоров или контрактов, в Нейтронном Материаловедческом Комплексе УрО РАН выполняются работы по оказанию услуг внешним пользователям в проведении научных исследований.

Стандартно такая услуга заключается в получении и расшифровке нейтронной дифрактограммы на предоставленном пользователем образце. Возможно также проведение других измерений на оборудовании НМК ИФМ УрО РАН, например по изучению сверхпроводящих, транспортных или магнитных свойств материалов, в том числе, и радиоактивных.

При наличии межинститутского Соглашения о научно-техническом сотрудничестве с использованием возможностей НМК ИФМ УрО РАН услуги предоставляются безвозмездно (Образец договора).

Возможно также предоставление услуг на коммерческой основе. Стоимость их определяется ежегодно исходя из себестоимости работ на УНУ и соответствующих отчислений.

 

В 2016 году стоимость часа работы комплекса УНУ «НМК ИФМ УрО РАН» определена в 2800 рублей.  

Детальную информацию о порядке функционирования УНУ «НМК ИФМ УрО РАН» можно найти в разделе: «Основные документы УНУ».

 

Раздел в разработке


 

Перечень НИР с использованием УНУ, запланированных на 2016 год

№ п/п

Наименование НИР

Номер информационной карты в системе ЕГИСУ НИОКТР

Организация-заказчик НИР

Приоритетные направления

Источник финансирования НИР

1

Изучение корреляций между структурными, электронными и решёточными свойствами материалов (конструкционных сплавов, магнетиков, сверхпроводников, полупроводников), в том числе, перспективных для использования в условиях внешнего ядерного облучения, методами рассеяния нейтронов и радиационного разупорядочения.

Шифр «Поток»

01201463334

ФГБУН Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук

 

Индустрия наносистем, Энергоэффек- тивность, энергосбереже- ние, ядерная энергетика

Госзадание.

Программа фундаментальных научных исследований

государственных академий наук на 2013-2020 годы. Направление:

 «Особенности кристаллической структуры, фазового состава и их влияние на физические свойства твёрдых тел, подвергнутых экстремальным внешним воздействиям.

 

2

Нейтронографическое исследование особенностей структурного состояния и физических свойств фрустрированных магнетиков и широкозонных полупроводников.

Проект 15-8-2-2 

 

115120310044

ФГБУН Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук

 

Индустрия наносистем,

Энергоэффек- тивность, энергосбереже- ние, ядерная энергетика

Комплексная программа фундаментальных исследований Уральского отделения РАН

 

 

3

 Влияние дефектов кристаллической структуры на формирование электронных состояний в сверхпроводниках со спиновым и зарядовым типами упорядочения.

Проект 15-8-2-6 

 

115120310039

ФГБУН Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук

 

Индустрия наносистем,

Энергоэффек- тивность, энергосбереже- ние, ядерная энергетика

Комплексная программа фундаментальных исследований Уральского отделения РАН

 

4

Фундаментальные основы создания стареющих  радиационно-стойких реакторных сталей.

Проект 15-17-2-3

 

115120310043

ФГБУН Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук

 

Энергоэффек- тивность, энергосбереже- ние, ядерная энергетика

Комплексная программа фундаментальных исследований Уральского отделения РАН

 

5

Особенности радиационно-индуцирован- ных изменений физико-механических свойств микролегированного бором и примесями внедрения никеля в различных структурных состояниях.

Проект РФФИ 14-02-00150

01201451617

ФГБУН Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук

 

Энергоэффек- тивность, энергосбереже- ние, ядерная энергетика

Проект РФФИ 14-02-00150

 

Раздел в разработке


 

Заявка на оказание исследовательских услуг со стороны НМК ИФМ УрО РАН подается через интернет путем заполнения формы внизу данной страницы. В случаях, связанных с необходимостью обеспечения режима конфиденциальности,  заявка подается в бумажной форме, адресуется на имя зав. Отделом радиационной физики и нейтронной спектроскопии к.ф.-м.н. В.И. Бобровского и должна содержать следующую информацию:

  1. Данные о заявителе.
  2. Цель исследования (кристаллическая, магнитная структура, свойства и т.д.).
  3. Краткая аннотация тематики работы.
  4. Требуется ли также обработка экспериментальных данных.
  5. Элементный состав образцов.
  6. Количество образцов и их характеристика (масса, форма и т.п.).
  7. Диапазоны и количество измерений.

Правила доступа к УНУ «НМК ИФМ УрО РАН» и процедура прохождения заявок подробно описаны в документах раздела «Основные документы УНУ».

Подать заявку



№п/п Наименование работы Количество услуг Организация-заказчик НИР Срок исполнения Форма оплаты Статус
2026 Исследование структуры образцов корпусной реакторной стали после различных термообработок 2 Институт материаловедения и металлургии УрФУ, Кафедра термообработки и физики металлов до 05.12.2016 на безвозмездной основе Выполнена
2025 Нейтронографические исследования кристаллической структуры сложных гидроксидов алюминия и железа 2 ИХТТ УрО РАН, Лаб. Структурного и фазового анализа до 01.09.2016 на безвозмездной основе Выполнена
2024 Нейтронографические исследования кристаллической структуры твердых электролитов в широком температурном интервале 6 ИВЭХ УрО РАН до 01.09.2016 на безвозмездной основе Выполнена
2023 Нейтронографические исследования кристаллической структуры композитных мультиферроиков 8 Институт естественных наук и математики УрФУ, Отдел магнетизма твердых тел до 01.09.2016 на безвозмездной основе Выполнена
2022 Нейтронографические исследования кристаллической структуры кобальт-марганцевого станната и допированного железом кальций-бариевого кобальтита 2 ИХТТ УрО РАН, Лаб. Неорганического синтеза до 01.09.2016 на безвозмездной основе Выполнена

Адрес: 620108, г. Екатеринбург, ул. С.Ковалевской, 18. Институт физики металлов УрО РАН

Заведующий Отделом радиационной физики и нейтронной спектроскопии, к.ф.-м.н. В.И. Бобровский
тел./факс: (343)374 00 03, e-mail: bobrovskii@imp.uran.ru
 
Научный руководитель отдела, член-корренспондент РАН Гощицкий Борис Николаевич
тел./факс: (343)374-44-94, e-mail: bng@imp.uran.ru
 
Научный руководитель отдела, доктор физико-математических наук Скрябин Юрий Николаевич
тел./факс: (343)378-38-64, e-mail: skryabin@imp.uran.ru
 
Руководитель обособленного подразделения института в г. Заречном «Отдел работ на атомном реакторе» (ОРАР)
Кандидат физико-математических наук, Пархоменко Виталий Данилович
тел./факс: код (8-343-77), e-mail: parkhomenko@imp.uran.ru