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

Официальное название: УСУ «ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ВОДО-ВОДЯНОЙ АТОМНЫЙ РЕАКТОР ИВВ-2М, РЕГ. № 01-34 (Нейтронный материаловедческий комплекс Института физики металлов УрО РАН)»

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), входящих в Отдел радиационной физики и нейтронной спектроскопии (ОРФиНС). 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: В.И. Бобровский, канд. физ.-мат. наук, зав. Отделом радиационной физики и нейтронной спектроскопии. 
  • Члены НТС:
- А.Ф. Губкин, канд. физ.-мат. наук, зав. Лабораторией нейтронных исследований вещества
- В.И. Максимов, канд. физ.-мат. наук, зав. Отделом работ на атомном реакторе
- Ю.Н. Скрябин, д-р физ.-мат. наук, научный руководитель Отдела радиационной физики и нейтронной спектроскопии
- Н.В. Баранов, д-р физ.-мат. наук, зав. Лабораторией микромагнетизма
- В.Г. Зубков, д-р физ.-мат. наук, гл. науч. сотр. (ИХТТ УрО РАН)
- В.В. Сагарадзе, чл.-корр. РАН, гл. науч. сотр.
  • 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

 

 

 

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:

  • 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".
  • 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.
  • Мёссбауэровский спектрометр с возможностью исследования высокорадиоактивных образцов, изготовленный на базе спектрометра MS-1101.  Создан в ИФМ УрО РАН. Назначение: Исследование фазового состава и локальной структуры на уровне ближайших окружений атомов Fe. Использование резонансного детектора позволяет проводить исследования радиоактивных образцов. (Ввод в эксплуатацию планируется в 2020 году).

Низкотемпературные измерения обеспечиваются 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

 

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;
  • Мессбауэровские исследования фазового состава и локальной структуры на уровне ближайших окружений атомов Fe в материалах, облученных потоками быстрых нейтронов.

 

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 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.

Стоимость услуг, предоставляемых на коммерческой основе, определяется ежегодно исходя из себестоимости работ на УНУ и соответствующих отчислений (см. Основные документы УНУ, файл Положение об УНУ, Приложение 2).

В 2019 году расчетная стоимость часа работы нейтронного дифрактометра УНУ «НМК ИФМ УрО РАН» составляла 872 руб/ час.  

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

 

План будет окончательно сформирован после возобновления работы УНУ «НМК ИФМ»  (ориентировочно, в начале II квартала 2020 года).


 

Перечень НИР с использованием УНУ, запланированных на 2020 год

№ п/п

Наименование НИР

Номер информационной карты в системе ЕГИСУ НИОКТР

Организация-заказчик НИР

Приоритетные направления

Источник финансирования НИР

1

Фазовый состав, кристаллическая структура и фундаментальные физические и функциональные свойства материалов различного назначения, подвергнутых интенсивным внешним воздействиям.

Шифр «Поток»

АААА-А18-118020190112-8

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

Индустрия наносистем 
Энергоэффективность
Энергосбережение
Ядерная энергетика

Госзадание

Программа фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013-2020 годы.

Направление: «Физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы»

2

Перспективные функциональные материалы с экзотическими особенностями кристаллической и магнитной структуры, вскрываемыми новейшими методами анализа нейтронографических данных.

Шифр «Нейтрон»

Проект 15-8-2-2

АААА-А19-119112590082-1

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

Индустрия наносистем 
Энергоэффективность
Энергосбережение
Ядерная энергетика

Госзадание

Программа фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013-2020 годы.

Направление: «Физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы»

3

Исследования в прорывных областях, связанных с обоснованием и отработкой технологий обращения с ОЯТ и РАО 

-

ФГБУН Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук 

Индустрия наносистем 
Энергоэффективность
Энергосбережение
Ядерная энергетика

Договор

О научно-техническом сотрудничестве  с АО «Институт реакторных материалов» и ФГБУН Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук

4

Высокотемпературная фазовая и структурная стабильность в высокоэнтропийных жаропрочных сплавах TiZrHfx(NbV)y (шифр 19-73-20053)

-

ФГБУН Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук 

Индустрия наносистем

Грант РНФ на проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований № 19-73-20053 от 16 апреля 2019 г.

5

Экспериментальные и теоретические исследования нестехиометрии, упорядочения и структуры функциональных неорганических наночастиц с высокой степенью атомного беспорядка в зависимости от размера частиц (шифр 19-73-20012)

-

ФГБУН Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук 

 

Индустрия наносистем

Грант РНФ на проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований №  19-73-20012 от 16 апреля 2019 г.

6 Физические основы формирования фазовых и структурных состояний металлов и сплавов, нереализуемых в термо- и радиационно-стимулированных процессах, с использованием послекаскадных ударно-волновых эффектов и создание принципиально новых ионно-пучковых технологий для тестирования и модификации свойств конструкционных и радиационностойких материалов (шифр № 19-79-20173) - ФГБУН Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук 
Индустрия наносистем 
Энергоэффективность
Энергосбережение
Ядерная энергетика
Грант РНФ на проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований  № 19-79-20173 от 16 апреля 2019 г.

Прием заявок будет вновь открыт после возобновления работы УНУ «НМК ИФМ»  (ориентировочно, в начале II квартала 2020 года).


 

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

Кандидат физико-математических наук Бобровский Владимир Иванович
тел./факс: 8 (343) 374-00-03, e-mail: bobrovskii@imp.uran.ru
 
Кандидат физико-математических наук Губкин Андрей Федорович
тел.: 8 (343) 374-44-94,  e-mail: andrew.gubkin@gmail.com
 
Доктор физико-математических наук Скрябин Юрий Николаевич
тел./факс: 8 (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 Максимов Вениамин Игоревич
тел./факс: код 8 (34377) 3-14-76, e-mail: kokailo@rambler.ru