Фундаментальные исследования

  «Фундаментальные исследования в области ядерной и радиационной физики на базе усовершенствованных экспериментальных ядерно-физических установок Института ядерной физики Национального ядерного центра Республики Казахстан и создание на их основе ядерных и радиационных технологий»

Работа представлена на соискание Государственной премии Республики Казахстан в области науки и техники за 2009 год

Аннотация работы

В представленной работе изложены результаты научных исследований более чем за 30-летний период, выполненных коллективом авторов в ИЯФ НЯЦ РК, в которую включены создание многофункциональной базы экспериментальных ядерно-физических установок и методов исследования, фундаментальные и прикладные исследования в области ядерной физики, физики твердого тела и радиационного материаловедения, создание ядерных, радиационных и ионно-плазменных технологий, а также решение проблем подготовки высококвалифицированных кадров. Новизна работы заключается в том, что многие научные и технические результаты и технологии получены впервые, а ряд научных результатов, технических решений и разработок ядерных и радиационных технологий не имеет аналогов в мире.

1. Эффективность, результативность и, как следствие, успех проведенных уникальных научных исследований обеспечены современной экспериментальной базой, созданной авторами для решения научных и технологических задач. В частности:

  • проведена реконструкция исследовательского ядерного реактора

ВВР-К с большим количеством экспериментальных устройств и установок, а после десятилетней остановки (1988-1998гг) впервые в мировой практике он введен в повторную эксплуатацию с системами повышенной технологической и сейсмической безопасности и в настоящее время реактор ВВР-К классифицируется как один из лучших исследовательских реакторов в мире;

  • усовершенствован изохронный циклотрон У-150М, предназначенный для эффективного решения фундаментальных задач ядерной физики и радиационной физики твердого тела;
  • создан каскадный перезарядный ускоритель тяжелых ионов УКП-2-1 с уникальными характеристиками по энергетической стабильности пучков и по спектру ускоренных ионов для расширения исследований в области ядерной физики низких энергий и физики твердого тела;
  • введен в эксплуатацию промышленный ускоритель электронов ЭЛВ-4 и создан радиационно-технологический комплекс для стерилизации медицинских изделий и массового производства новых материалов методами радиационной обработки;
  • создан междисциплинарный научно-исследовательский комплекс ИЯФ НЯЦ РК при Евразийском национальном университете им. Л.Н.Гумилева на базе уникального циклотрона ДЦ-60, который обеспечил условия для развития исследований в области ядерной физики, физики твердого тела, а также производства ядерных трековых мембран;
  • разработан инновационный проект «Центр ядерной медицины и биофизики», нацеленный на развитие и применение методов ядерной медицины в здравоохранении и обеспечении медицинскими радиофармпрепаратами лечебные учреждения страны;
  • разработан инновационный проект «Создание в ИЯФ НЯЦ РК ускорительного комплекса по синтезу новых сверхтяжелых элементов», реализация которого позволит развивать новые, мирового уровня, направления фундаментальных исследований в Казахстане в области ядерной физики.

2.  Развитая в ИЯФ НЯЦ РК экспериментальная база позволила авторскому
коллективу достигнуть важнейших результатов в области ядерной физики, физики
твердого тела и радиационного материаловедения. А именно:

  • исследованы механизмы взаимодействия заряженных частиц и ядер с ядрами в области средних и низких энергий, необходимые для решения таких важнейших проблем, как создание безопасной атомной энергетики, технологии утилизации радиоактивных отходов и уничтожения оружейных делящихся материалов;
  • установлены фундаментальные закономерности процессов фазообразования в имплантационных системах металл-металлоид и получены уникальные результаты по поведению метастабильных имплантационных систем и их термической релаксации;
  • предложен и теоретический и экспериментально обоснован термодинамический подход к созданию термически стабильных многослойных материалов для целей конструирования многослойные многофункциональные сплавы с неоднородным распределением структурно-фазовых состояний по глубине материала;
  • установлены закономерности радиационных явлений в конструкционных и реакторных материалах и установлены

особенности процессов мартенситного превращения, старения и зернограничной деформации, распыления, имеющие фундаментальное значение и важные для создания физических основ конструирования радиационно-стойких материалов.

3.  На основе экспериментальных и теоретических исследований разработаны
следующие новые ядерные, радиационные и ионно-плазменные технологии:

  • разработаны технологии ионно-плазменного осаждения с

рекордными характеристиками для получения однородных покрытий из чистых металлов и их химических соединений;

  • разработаны лазеры с ядерной накачкой, работающие в нейтронных полях стационарного ядерного реактора, теоретически и экспериментально обоснована возможность создания ядерно-энергетической установки для генерации когерентного излучения большой мощности;
  • создан времяпролетный спектрометр с возбуждением вторичных ионов осколками деления для анализа нелетучих термически нестабильных органических и неорганических веществ с большими молекулярными весами для идентификации сложных химических и биологических соединений в широком диапазоне масс, а также для исследования механизмов взаимодействия тяжелых ионов с веществом;
  • разработаны технологии и организовано производство радиоактивных изотопов для медицины и промышленности,

которые весьма востребованы и успешно реализуются в медицинских и промышленных организациях Республики Казахстан, дальнего и ближнего зарубежья.

4.  Организована система подготовки кадров, использующая развитую
экспериментальную базу и научные школы, работающие в области
фундаментальных и прикладных исследований. Создана международная кафедра
по ядерной физике, новым материалам и технологиям, а также инженерная
лаборатория по развитию технологий использования ядерных трековых мембран.

5.  По темам представленной работы в процессе ее выполнения авторами были:

  • защищены 3 кандидатских и 5 докторских диссертаций;
  • под их руководством защищены 22 кандидатские и 4 докторские диссертации;
  • получены 26 авторских свидетельств на изобретение и патенты;
  • изданы 15 монографий и учебных пособий;
  • опубликованы в республиканских и зарубежных реферируемых научных журналах более 400 статей;
  • удостоены двух дипломов международных выставок новых материалов и технологий; присуждена первая премия Объединенного Института Ядерных Исследований (Дубна, РФ) Кадыржанову К.К., Борисенко А.Н. и Тулеушеву А.Ж. за работу «Циклотронный комплекс ДЦ-60 для научных исследований и промышленного применения в области нанотехнологий».

По темам представленной работы в ИЯФ НЯЦ РК проведены 14 международных конференций «Ядерная и радиационная физика», ставшие традиционными с участием многих (более 25-ти) зарубежных стран.