Современная исследовательская инфраструктура Российской Федерации

Базовая организация

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук

Информация о центре коллективного пользования (ЦКП)

Центр коллективного пользования Федерального государственного бюджетного учреждения науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук «Материаловедение и диагностика в передовых технологиях», образован путем объединения части аппаратурного комплекса ЦКП ФТИ им. А.Ф. Иоффе организованного в 1994г, и части аппаратурного комплекса уникальной научной установки Глобус-М. ЦКП организован специально для решения приоритетной научной задачи (ПНЗ) «Исследования и разработка физических принципов и технических решений эффективной и безопасной гибридной ядерной энергетики».

В конце 2014 года ЦКП вошел в число победителей конкурса по мероприятию 3.1.2 «Поддержка и развитие центров коллективного пользования (ЦКП) научным оборудованием» Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» и получил финансовую поддержку государства в лице Минобрнауки России (соглашение № 14.621.21.0007 от 04 декабря 2014 г., уникальный идентификатор работ (проекта) RFMEFI62114X0007).

Исследования и разработки проводимые на аппаратуре ЦКП для поддержки ПНЗ «Исследования и разработка физических принципов и технических решений эффективной и безопасной гибридной ядерной энергетики» дадут возможность кардинально улучшить безопасность и эффективность ядерной энергетики за счет ускоренного внедрение в нее термоядерных технологий. Это достигается путем создания гибридных реакторов синтез-деление, ядерная оболочка которых (бланкет - размножитель нейтронов) работает в подкритическом режиме. В настоящее время уровень развития термоядерных технологий позволяет осуществить переход к этапу демонстрации инженерно-технологических возможностей. ПНЗ «Исследования и разработка физических принципов и технических решений эффективной и безопасной гибридной ядерной энергетики», решение которой начато в рамках ЦКП ФТИ «Материаловедение и диагностика в передовых технологиях»,призвана заложить основы успешного решения проблемы разработки гибридных реакторов синтез-деление.

На оборудовании ЦКП могут реализовываться следующие задачи, направленные на решение ПНЗ:

1. Исследование и разработка эффективных схем непрерывного поддержания тока в компактном токамаке - прототипе генератора нейтронов:

расчетные и экспериментальные методы отработки технологий поддержания высокочастотного тока увлечения в компактном токамаке с высокой эффективностью;
расчеты и экспериментальная оптимизация режимов самогенерации тока плазмы за счет градиентов давления;
оптимизация тока увлечения высокоэнергичными пучками частиц, инжектируемыми в плазму.
2. Разработка методов нагрева плазмы токамака до субтермоядерных температур, обеспечивающих условия для эффективной генерации нейтронов в реакции синтеза пучок-плазма:

обеспечение равновесия и устойчивости плазмы с высокой анизотропией давления;
улучшение удержания плазмы за счёт подавления аномального переноса и формирования транспортных барьеров;
технологии нагрева плазмы, совместимые с технологиями непрерывного поддержания тока;
диагностика высокотемпературной плазмы.
3. Разработка технологии вывода продуктов термоядерного горения через специально разработанные интерфейсы диверторного типа:

численное и экспериментальное моделирование режимов ядерного синтеза с минимальной плотностью мощности переносимой на приемные диверторные пластины;
технические решения диверторного узла, исследования  и выбор материалов первой стенки компактного токамака, обеспечивающих стационарный режим работы, стойких к облучению плазмой, нейтронами и обладающих достаточной прозрачностью для потока нейтронов и минимальной наведенной активностью;
on-line и post-mortem диагностика облученных потоками плазмы и энергичных частиц материалов первой стенки;
исследование поведения кандидатных материалов под воздействием сверхмощных плазменных потоков на экспериментальном стенде.
Комплексное и междисциплинарное решение задач ПНЗ обеспечивается уникальным сочетанием оборудования ЦКП для создания высокотемпературной (термоядерной)  плазмы (сферический токамак Глобус-М) и аппаратуры для диагностики материалов, использующую комплекс прецизионного аналитического оборудования, позволяющего получить с высокой точностью, чувствительностью и пространственным разрешением структурную информацию вплоть до атомного масштаба.

Направления научных исследований

• Физика плазмы;
• Физические явления в полупроводниковых наногетероструктурах;
• Физико-химические процессы формирования твердотельных наносистем;
• Физика фазовых переходов, транспортные и структурные свойства конденсированных низкоразмерных и наноструктурированных систем, включая биологические и неупорядоченные среды;
• Явления самоорганизации и нестационарные неравновесные процессы в различных средах;
• Технологии энергосбережения и ресурсосбережения;
• Технологии управляемого термоядерного синтеза;
• Технологии альтернативной энергетики (солнечная, водородная, термоэлектричество);
• Технологии микро- и оптоэлектроники;
• Нанотехнологии для биологии и медицины;
• Новые физические методики диагностики наноматериалов;
• Технология новых многофункциональных материалов, в том числе кристаллических;
• Технологии наносистем, наномеханика;
• Технологии широкозонных полупроводниковых материалов для полупроводниковой электроники и преобразовательной техники;
• Приборы и устройства микро-, нано- и оптоэлектроники;
• Устройства и системы альтернативной энергетики;
• Нанокомпозитные материалы и устройства на их основе;
• Датчики, сенсоры и детекторы различного назначения.

Уникальные научные установки (УНУ) в составе оборудования ЦКП

Сферический токамак Глобус-М