Мероприятия, проводимые Советом

С 26 февраля по 1 марта 2024 г. проходил очередной, Пятнадцатый по счету, Международный Уральский Семинар «Радиационная физика металлов и сплавов». Семинар проводился с целью предоставить специалистам в области радиационной физики и радиационного материаловедения со всего мира возможность представить результаты своих исследований, обсудить с коллегами лично новые идеи и найти партнеров для проведения дальнейших исследований. Организаторами Семинара выступили Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН, Российский Федеральный Ядерный Центр – ВНИИ технической физики им. Е.И. Забабахина и Научный Совет по радиационной физике твёрдого тела ОФН РАН. В работе Cеминара приняли участие 114 человек из России, Республики Казахстан и Китая. 24 человека участвовало в работе «Школы молодого докладчика».

1. Общие вопросы физики радиационных повреждений;
2. Цифровые инструменты компьютерного материаловедения;
3. Конструкционные материалы для ядерной и термоядерной энергетики: новые подходы к созданию радиационно-стойких материалов;
4. Топливо для ядерной энергетики: структура, радиационные и физико-химические свойства;
5. Cильнокоррелированные материалы: современные тенденции и методы исследования;
6. Радиационные технологии модификации физико-механических свойств материалов;
7. Радиационные явления в магнетиках, сверхпроводниках, полупроводниках и изоляторах;
8. Техника и методика эксперимента.

В рамках основной программы Семинара было представлено 72 доклада, в том числе 12 пленарных, 30 устных и 6 стендовых. Кроме этого, участники «Школы молодого докладчика» представили 24 устных доклада.

В первой секции были представлены доклады, посвященные исследованиям процессов образования и эволюции радиационных дефектов в разных материалах, их взаимодействию с различными структурными особенностями (дислокациями, границами зерен, выделениями вторых фаз и пр.), влияния этих процессов на структуру материалов и их физико-механические свойства.

На второй секции обсуждались применение компьютерного моделирования и машинного обучения для прогнозирования поведения радиационных дефектов, кинетики образования выделений и упорядоченных фаз, изменения свойств при облучении различных материалов при радиационном воздействии, создание базы данных по свойствам реакторных материалов и пр.

Доклады третьей секции были посвящены исследованию радиационной повреждаемости, влияния облучения на механические, коррозионные и другие свойства, а также индуцированные облучением структурные превращения в конструкционных материалах различного класса (аустенитные, феррито-мартенситные и ДУО-стали, циркониевые сплавы и пр.). В докладах обсуждались результаты, полученные как при модельном облучении (облучение на ускорителях электронов и ионов), так и при реакторном облучении, в т.ч. готовых изделий (оболочек твэлов, деталей корпусов ядерных реакторов и др.). Профессор В.М. Чернов (ОАО "ВНИИНМ имени академика А.А.Бочвара", г. Москва) представил доклад на тему «Малоактивируемые конструкционные материалы для ядерных и термоядерных реакторов – вызовы и путь вперёд», в котором обсуждались направления для исследований и разработки материалов для перспективных ядерных энергетических установок. Большой интерес вызвали доклады профессора Джу Ну Джана (Prof. Z.W. Zhang. Harbin Engineering University, Harbin, China) «Nano-precipitate strengthened high entropy alloys and their irradiation effect» и М.С. Слободяна (Томский научный центр СО РАН, г. Томск) «Перспективы применения высокоэнтропийных сплавов в качестве радиационно-стойких конструкционных материалов». В обоих докладах обсуждались перспективы применения в ядерных реакторах новых материалов – высокоэнтропийных сплавов (ВЭС). Теоретические расчеты и результаты моделирования показывают, что такие сплавы должны обладать высокой радиационной стойкостью благодаря наличию в них большого количества стоков для точечных дефектов – границ зерен, двойников и выделений второй фазы. Однако экспериментальных исследований радиационной стойкости ВЭС на сегодняшний день проведено крайне мало. Кроме того, вызывает сомнение стабильность микроструктуры этих сплавов и, соответственно, сохранение их свойств под облучением. В связи с этим перспективы практического применения ВЭС в качестве конструкционных материалов для ядерных реакторов пока выглядят не определенными.

В программу Семинара была включена секция «Топливо для ядерной энергетики: структура, радиационные и физико-химические свойства». Доклады, представленные на секции, были посвящены перспективным методам переработки облученного ядерного топлива (ОЯТ) и получения новых видов топлива для ядерных реакторов четвертого поколения. Переработка ОЯТ является важным технологическим процессом, реализация которого необходима для воплощения в жизнь замкнутого ядерно-топливного цикла (ЗЯТЦ), который, в свою очередь, позволит решить две главных проблемы современной атомной энергетики - полное использование энергетического потенциала природного уранового сырья и снижение выхода радиоактивных отходов.

На семинаре обсуждали работы, касающиеся модификации свойств материалов воздействием нейтронов и ускоренных ионов. Были рассмотрены вопросы модификации структуры тонких пленок и объемных материалов, получение материалов с заданными свойствами, напыления тонких пленок и т.п. Многие из представленных работ имеют значительную практическую ценность и их результаты активно внедряются в промышленное производство.

В рамках секции «Перспективные сильнокоррелированные материалы: современные тенденции и методы исследования» были представлены доклады, посвященные исследованию редкоземельных элементов и материалов на их основе ядерно-физическими методами, такими, как нейтронография, рентгеновская и Мессбауэровская спектроскопия. Такие методы позволяют исследовать «тонкие» магнитные и электрические эффекты, которые наблюдаются, в таких материалах, и получать информацию об этих эффектах, недоступную для других экспериментальных методов.

В программу Семинара традиционно была включена секция «Радиационные явления в магнетиках, сверхпроводниках, полупроводниках и изоляторах». В рамках секции на Семинаре были представлены доклады по исследованию влияния радиационных дефектов на структуру и свойства ВТСП композитов, КНИ и КНС структур, различных керамик и др.

В рамках Семинара была организована секция «Техника и методика эксперимента», на которой были сделаны доклады, в которых были представлены новые методы исследований в области радиационной физики и радиационного материаловедения, улучшенные методики их применения, современные приборы и оборудование, предназначенные для изучения свойств материалов. Также обсуждались перспективы применения ускорителей заряженных частиц в качестве экспрессного метода проведения испытаний реакторных материалов. С.В. Митрофанов. (Объединенный институт ядерных исследований, г. Дубна) представил в своем докладе общую концепцию центра имитационных исследований конструкционных материалов на базе трех компактных циклотронов (ЦИМИС-Цикло) для одновременного облучения материалов ионами H, He, Me (Cr, Fe, Ni), разработанного специалистами научно технологического отдела ускорителей ЛЯР ОИЯИ. Данный комплекс одновременного тройного облучения на базе трех компактных циклотронов с энергиями протонов 0,5 МэВ, гелия 2 МэВ и железа/хрома/никеля 21 МэВ должен полностью удовлетворить современные требования, предъявляемым к параметрам пучков в имитационных экспериментах. Прикладной комплекс с данными параметрами позволит получать высокие уровни дозы радиационных повреждений с регулируемым в процессе облучения соотношением скоростей дефектообразования и скоростей накопления гелия и водорода.

В.А. Печёнкин. (ГНЦ РФ ФЭИ им. А.И. Лейпунского, г. Димитровград) в своем докладе «Исследование радиационных явлений в конструкционных материалах на ускорителях ионов» рассмотрел проблемы выбора перспективных реакторных материалов на основе реакторного и ускорительного облучения, связанные с различием в скоростях набора повреждающей дозы и накопления He и H. В докладе были представлены современные тенденции в развитии имитационных исследований реакторных материалов на ускорителях, приведены методики тройного (Ni+He+H) и двойного (Ni+He/H) циклических последовательных облучении ионами металла, He и H с целью воспроизведения условий имплантации гелия и водорода, соответствующих их наработке в конструкционных материалах при облучении в быстрых реакторах.

Б.А. Логинов. (АО «Завод ПРОТОН») в своем докладе «Новый вариант реализации задач радиационного материаловедения - на первом в мире спутниковом зондовом микроскопе» в продолжение своего сообщения, которое он сделал на 14м Семинаре, представил первые результаты, полученные на первом в мире спутниковом зондовом микроскопе. Зондовый микроскоп «СММ-2000» с разрешением до 1 нм, был реализован в виде спутника Земли «Нанозонд-1» размером всего 300х100х100 мм (рис.1), и 27 июня 2023 года успешно запущен в космос на высоту 560 км в начало так называемого «протонного пояса», присутствующего вокруг Земли. Сам аппарат рассчитан более чем на два года полетов, при этом в день он может делать более сотни высокоразрешающих кадров поверхности образца, передавая эти кадры на Землю по радиоволнам, доступным для принятия обычными антеннами. Запуск аналогичных космических аппаратов с образцами начал приобретать регулярный характер, с возможным расширением количества и типов аналитических приборов на борту.

На Семинаре традиционно работала "Школа молодого докладчика", в которой участвовали 24 молодых специалиста из различных организаций России и Казахстана. В рамках «Школы» было сделано 24 доклада по всем научным секциям. Специально созданная конкурсная комиссия во главе с д.ф.-м.н. С.В. Рогожкиным рассмотрела представленные доклады. По мнению членов конкурсной комиссии участники Школы молодого докладчика продемонстрировали очень высокий уровень докладов для начинающих специалистов. По итогам обсуждения комиссией были выделены 6 сообщений для премирования. Первое место получил А.В. Клауз (НИЦ "Курчатовский институт" – ККТЭФ, г. Москва) за доклад «Исследование влияния облучения ионами Fe на наноструктуру дисперсно-упрочненных оксидами сталей методами атомно-зондовой томографии и просвечивающей электронной микроскопии». Два вторых места были присвоены Е.Р. Ким («Институт ядерной физики» МЭ РК, г. Алматы, Республика Казахстан) за сообщение «Исследование механических свойств и особенностей разрушения феррито-мартенситной стали ЭП-450, облученной нейтронами в реакторе БН-350» и В.Ю. Яркову (АО «Институт реакторных материалов», г. Заречный) за доклад «Применение метода ориентационной микроскопии для изучения структурно-фазового состояния облученного циркониевого сплава». Третьи места получили М.В. Марчук (РФЯЦ-ВНИИТФ, г. Снежинск), сообщение «Определение доминирующего механизма сбоев микроконтроллера вследствие воздействия импульсного низкоэнергетического протонного излучения», И.В. Мартиросян (Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», г. Москва), доклад «Численный анализ динамики радиационно-индуцированных дефектов в ленточных ВТСП композитах», и Д.А. Монстаков (ПО «Маяк», г. Озерск), доклад «Оценка температурного поля при размещении отвержденных высокоактивных перлитных пульп в невозвратном контейнере НЗК-150-1,5П». Все победители были отмечены дипломами и денежной премией. Другие молодые докладчики также были отмечены грамотами за участие в конкурсе молодого докладчика. Дипломы и грамоты были вручены в торжественной обстановке на заключительном заседании Семинара.

В рамках программы Семинара был проведен Круглый стол на тему: «Комплексное описание радиационно-индуцированных процессов и возможности его использования для прогнозирования и поиска путей повышения ресурса элементов внутриреакторных конструкций». Для увеличения экономической эффективности действующих ядерных реакторов, а также постройки новых типов реакторов, существует острая необходимость в разработке материалов с улучшенными характеристиками, в частности механической прочностью, достаточной пластичностью, хорошей радиационной стойкостью, а также устойчивость к коррозии. На сегодняшний день на разработку новых материалов для реакторов требуется порядка 10-15 лет. При этом значительную часть этого времени составляют испытания разрабатываемых материалов в реальных условиях облучения. Значительно сократить сроки разработки, по крайней мере, на начальном этапе, можно активным применением экспрессных методов испытания материалов, таких, как компьютерное моделирование, в том числе с применением систем машинного обучения, а также облучение на ускорителях заряженных частиц (электронами и ионами). Участники круглого стола обсудили имеющиеся на сегодняшний день наработки в этих областях, имеющиеся трудности и перспективы применения экспресс-методов в радиационном материаловедении.

На заключительном заседании участники конференции отметили высокий уровень организации и проведения Семинара, его уникальность и большую значимость для радиационного материаловедения. Уральский семинар является одним из немногих мероприятий в области радиационой физики твердого тела, который проходит регулярно и на котором представители разных направлений, от ученых-физиков и до разработчиков материалов, могут встретиться лично и обсудить новые знания, полученные за последнее время, имеющиеся на сегодня трудности и проблемы, методы их решения и перспективные направления работы. Подобные встречи, проходящие уже в пятнадцатый раз, также активно помогают развивать сотрудничество между специалистами из разных отраслей, а также разных стран. В завершении семинара участники высказали горячее пожелание встретиться вместе снова на следующем 16-м Семинаре.

Подробную информацию о Семинаре можно получить по адресу: https://radiation.imp.uran.ru