Уникальные научные установки

Сильноточные электроразрядные установки ПФ-4 и ПФ-400 (Установка «Тюльпан»)

УНУ создана в 1976 году

Данная УНУ была поддержана в рамках мероприятия 1.8 ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы»
Адрес
Руководитель работ
  • 👤Никулин Валерий Яковлевич
  • 📞 (499)132-67-53
  • vnik@sci.lebedev.ru
Сведения о результативности за 2016 год (данные мониторинга)
Участие в мониторинге Число организаций-пользователей, ед. Число публикаций, ед. Загрузка в интересах внешних организаций-пользователей, %
да6470.85
Базовая организация

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт имени П.Н. Лебедева Российской академии наук

Информация об уникальной научной установке (УНУ)

Установка «Тюльпан» предназначена для фундаментальных исследований физики плазмы, создаваемой мощными импульсами тока и лазерного излучения. Исследования направлены на решение проблемы УТС, а также на разработку мощных импульсных управляемых источников нейтронного и рентгеновского излучений, плазменных потоков и корпускулярных пучков для применения в технологиях, науке и технике, обороне и медицине.   Установка ТЮЛЬПАН функционально делится на следующие составные части:  - сильноточные электроразрядные установки типа плазменный фокус ПФ-400, ПФ-4;  - системы контроля и управления установкой;  - диагностическая система.  Установки ПФ-400 и ПФ-4 состоят:   - из разрядных камер двух типов – Филиппова и Мэйзера соответственно;  - емкостных накопителей энергии (накопитель энергии установки ПФ-400 состоит из 100 низко-индуктивных конденсаторов типа ИК-40-5, накопитель энергии для установки ПФ-4 имеет 4 конденсатора  ИК-25-12); - вакуумной системы в составе турбомолекулярного и спирального насосов, гелиевого течеискателя для контроля вакуумных уплотнителей разрядной камеры VSC-15 (VARIAN)  Размеры разрядной камеры ПФ-400: диаметр -100 см, высота -20 см. Анод, представляющий собой медный диск диаметром -50 см отделен от катода цилиндрическим изолятором из вакуумно-прочной керамики.  Энергия на электроды подается через систему сильноточных разрядников высокого давления. Один разрядник  обеспечивает ток до 500 кА. Разрядники заполняются сухим воздухом до давления 2 атм. Давление в разрядниках поддерживается компрессором типа ВК15Е-10-500Д. Осушка воздуха осуществляется специальной установкой, производства фирмы VARIAN (США).    Электрические параметры установки  ПФ-400:   - энергия конденсаторной батареи  400 кДж; напряжение зарядки  30–40 кВ;  - ёмкость конденсаторной батареи  480 мкФ;  - максимальный ток до 3 МА; четверть периода разряда 4,5 мкс;  - абсолютный нейтронный выход 10^10-10^11 н/имп (при заполнении разрядной камеры дейтерием);  - энергия мягкого рентгеновского излучения  10 кДж в диапазоне длин волн 0,9 –1,2 нм (при заполнении разрядной камеры неоном).   Параметры установки  ПФ-4: - геометрия электродов мейзеровская, полусферическая;  - запасаемая в конденсаторной батарее энергия - 15 кДж, - ёмкость батареи -48 мкФ;  - рабочий интервал напряжения зарядки конденсаторной батареи  10–20 кВ;  - абсолютный нейтронный выход при заполнении разрядной камеры дейтерием - (2-4)х10^8 н/имп; при использовании неона в качестве рабочего газа выход рентгеновского излучения в диапазоне длин волн 0,9 –1,2 нм 100 Дж/имп  рабочий газ –дейтерий. 15 кДж до 600  кА 1,7 мкс.   Диагностическая система позволяет проводить комплексное исследование плазмы по следующим методикам: 1) скоростная пятикадровая лазерная методика, позволяющая проводить интерферометрическое, теневое- и шлирен- фотографирование плазмы с временным разрешением  (10^-9 –10^-12 с) и пространственным разрешениями не хуже 10 мкм; 2) спектроскопическая методика, предназначенная для исследования собственного линейчатого и непрерывного излучений плазмы в инфракрасном, видимом, вакуумном ультрафиолетовом, мягком и жестком рентгеновском диапазонах с временным разрешением 1-3 нс; 3) скоростная четырех кадровая методика на основе МКП детекторов для изучения мягкого рентгеновского излучения с временным разрешением 3-20 нс; 4) методика измерения абсолютного нейтронного выхода активационным методом; 5) четырех канальная  методика для измерения анизотропии нейтронного излучения; 6) скоростная многоканальная методика для изучения эволюции спектра  жесткого рентгеновского излучения во времени методом серых фильтров с временным разрешением 3 нс; 7) спектроскопическая методика, предназначенная для исследования собственного линейчатого и непрерывного излучений плазмы в инфракрасном, видимом, вакуумном ультрафиолетовом, мягком и жестком рентгеновском диапазонах с временным разрешением 1-3 нс; 8) методика абсолютных и временных измерений тока и производной тока в разрядном контуре ПФ с помощью пояса Роговского;  9) зондовая методика для изучения магнитного поля, структуры и динамики токовой оболочки ПФ. Все диагностики снабжены программами для численной обработки результатов измерений с использованием компьютеров IBM PC.

Главные преимущества, обоснование уникальности установки, в том числе сопоставление УНУ с существующими аналогами

Главные преимущества и уникальность установки заключается: - в наличии в составе УСУ плазменных установок с энергетикой от 4 кДж до 0,4 МДж, позволяющих получить ток в плазме от 300 кА до 3 МА с плотностью выше 107А/см2, что позволяет изучать фундаментальные физические явления, возникающие при таких экстремальных условиях, выявлять масштабные закономерности физических явлений, выхода жестких излучений, мощности корпускулярных и плазменных потоков и их воздействие на вещества и материалы; - в одновременном применении мощного импульса тока величиной порядка нескольких мегаампер и лазерного излучения для создания и нагрева плазмы; - в наличии многофункционального диагностического комплекса, позволяющего проводить исследования плазмы с использованием 9 методик; - в возможности достижения при существенно более низкой стоимости и простоте УНУ по сравнению с другими импульсными плазменными установками, например, АНГАРА-5; - в возможности применения УНУ для технологических и материаловедческих целей, а также в медицине, биологии и др. Установка «Тюльпан», состоящая из установок типа плазменный фокус ПФ-4 и ПФ-400 и многофункционального диагностического комплекса, не имеет аналогов в мире. Современный уровень поддерживается за счет непрерывного наращивания энергетики установки, обеспечивающего проведение исследований в широком диапазоне энергий от 4 кДж до 400 кДж и тока от 100 кА до 3 МА, а также расширения диагностического комплекса и применения современной цифровой системы регистрации и обработки экспериментальных данных. Создание аналогичной установки нецелесообразно, так установка «Тюльпан» в достаточной степени обеспечивает исследования по указанным выше направлениям исследований, а также из-за её высокой стоимости и сложности.

Основные направления научных исследований, проводимых с использованием УНУ

  • исследование импульсной высокотемпературной плазмы, создаваемой мегаамперным током и лазерным излучением;
  • разработка  методов диагностики плазмы (лазерных, рентгеновских, нейтронных, зондовых и др.);
  • исследование веществ и материалов, находящихся в экстремальных условиях, возникающих при интенсивном  энергетическом воздействии;
  • изучение стойкости конструкционных и функциональных материалов термоядерных, атомных реакторов и других импульсных плазменных систем;
  • разработка методов создания новых материалов и модификации их свойств на основе импульсного воздействия мощных энергетических потоков.

Наиболее значимые научные результаты исследований

1) Обеспечено проведение исследований для сторонних организаций с использованием УСУ. 2) Проведены экспериментальные исследования воздействия плазменных потоков на неорганические материалы: - проведены исследования по разработке физических основ генераторов мощных высокоскоростных потоков плазмы применительно к исследованиям по материаловедению и плазменным технологиям; - исследована физика взаимодействия пучков быстрых ионов и потоков плазмы с неорганическими материалами; - изучены свойства материалов после импульсного воздействия высокотемпературной плазмы и пучков быстрых ионов с целью создания научно-технического задела новых технологий модификации их свойств. 3) Проведено экспериментальное исследование воздействия ударных волн на материалы ВТСП: -  разработаны методы измерения параметров ударных волн, генерируемых при воздействии плазменных потоков на материалы; - изучено воздействие потоков плотной плазмы и ударных волн на свойства композитных, гранулированных и порошковых наноструктур, а также металлических многослойных лент и лент ВТСП, выпускаемых различными производителями, на основе купратных сверхпроводников BSCCO(2223), YBCO(123); - определены конструктивные условия и оптимальные режимы обработки сверхпроводников, приводящие к увеличению плотности критического тока и критического магнитного поля. - определены характерные значения амплитуд ударных волн, при которых возможно как улучшение физических характеристик образцов, так и деградация их свойств. - изучены механизмы дефектообразования, возникающие при воздействии плазменных потоков на материалы. Впервые показана возможность существенного повышения плотности критического тока в сверхпроводящих лентах 1 G за счет ударного действия плазмы. На европейской ленте EAS-E HTS (VAC) за счет оптимизации условий УВВ при Т=77К во внешнем магнитном поле 1,0 Т достигнуто 2-х кратное повышение критического тока по сравнению с исходным образцом.

119991, г. Москва, Ленинский пр., д. 53
📷

Перечень объектов в составе УНУ (50)

Наименование Изготовитель Страна Год выпуска Количество единиц
Цифровой фотоаппарат Canon
Назначение, основные характеристики
Nikon Япония 2013 1
Лазер модели LCS-T-11
Назначение, основные характеристики
Laser-export Россия 2016 1
Устройство управления разрядником РГУ-1-50-100
Назначение, основные характеристики
Русская технологическая группа Россия 2010 1
Стойки для конденсаторных батарей
Назначение, основные характеристики
Россия Россия 2004 3
Монохроматор мдр-2
Назначение, основные характеристики
ЛОМО Россия 1971 1
Цифровой фотоаппарат Canon
Назначение, основные характеристики
Nicon Япония 2013 1
Модуль mini-convector
Назначение, основные характеристики
Varian Соединённые Штаты Америки 2013 1
Жесткий диск 2 tb Seagete st320005exd101-rt не известна КНР 2010 1
Плазменный аппарат Плазар АП-022
Назначение, основные характеристики
Plazar Россия 2006 1
Установка осушки сжатого воздуха ЦС МГБ 120
Назначение, основные характеристики
Италия Италия 2004 1
Конденсатор ИК 40-5
Назначение, основные характеристики
ООО «Конденсатор» Россия 2004 2
Внешний накопитель 16gb usb
Назначение, основные характеристики
неизвестна КНР 2010 2
ФЭУ с разъемом
Назначение, основные характеристики
Hamamatsu Япония 2013 1
Осциллограф TDS-3054B
Назначение, основные характеристики
Tektronix КНР 2003 1
Осциллограф TDS -220
Назначение, основные характеристики
Tektronix КНР 2001 1
Осциллограф TDS-210
Назначение, основные характеристики
TEKTRONIX КНР 1999 1
Осциллограф Wayv Sufer
Назначение, основные характеристики
Lecroy Франция 2010 1
Насос спиральный вакуумный с аксессуарамии
Назначение, основные характеристики
VARIAN Соединённые Штаты Америки 2006 1
Турбомолекулярный насос V551
Назначение, основные характеристики
VARIAN Соединённые Штаты Америки 2008 1
Notbook Toshiba Toshiba Япония 2003 1
Баллон гелиевый
Назначение, основные характеристики
СССР Россия 2006 1
Блок КБСН-4
Назначение, основные характеристики
СССР СССР (до 1991 года включительно) 1985 2
Прибор ПСО-2-4
Назначение, основные характеристики
СССР СССР (до 1991 года включительно) 1983 2
Объектив Таир-33
Назначение, основные характеристики
ЛОМО СССР (до 1991 года включительно) 1973 3
Лазер LCS-T-11
Назначение, основные характеристики
Laser-export Россия 2004 2
Объектив Гелиос
Назначение, основные характеристики
СССР СССР (до 1991 года включительно) 1975 1
Cканер Nikon Coolscan
Назначение, основные характеристики
Nikon Япония 2003 1
Комбинированный прибор АСК-4106
Назначение, основные характеристики
Актаком Россия 2004 1
Цифровая система ввода изображения «Видеоскан-415—2001»
Назначение, основные характеристики
НПК Видеоскан Россия 2004 2
Лазер РЛ-101
Назначение, основные характеристики
НПО «Полюс», Россия Россия 2001 1
Источник бесперебойного питания Ippon Bask Power Pro
Назначение, основные характеристики
Китай КНР 2013 1
Принтер HP LJ P1006
Назначение, основные характеристики
Hewlett-Packard КНР 2009 1
Принтер Laser Jet1012
Назначение, основные характеристики
Hewlett Packard КНР 2004 1
Компьютер Олди
Назначение, основные характеристики
Тайвань Китайская Республика 2012 1
Дозиметр ДРГЗ-03
Назначение, основные характеристики
СССР СССР (до 1991 года включительно) 1983 1
Дозиметр ДКС-04
Назначение, основные характеристики
СССР ОКБ ФИАН СССР (до 1991 года включительно) 1991 1
Многоканальный спектрометр импульсного мягкого рентгеновского излучения МРИС10
Назначение, основные характеристики
НИИИТ Россия 2008 1
Вакууметр ВИТ-2
Назначение, основные характеристики
СССР Россия 1969 1
Устройство управления разрядником РГУ-1-50-100
Назначение, основные характеристики
Русская Технологическая Группа Россия 2010 6
Вакуумметр Convectron 275
Назначение, основные характеристики
GRANVILLE-PHLLIPS Соединённые Штаты Америки 2006 1
Откачной пост V301 TASK
Назначение, основные характеристики
VARIAN Inc. Италия 2005 1
Установка осушки сжатого воздуха МГБ 120
Назначение, основные характеристики
Италия Италия 2004 1
Спектрограф СТЭ-1
Назначение, основные характеристики
СССР Россия 1968 1
Прибор ПСО-2-5
Назначение, основные характеристики
СССР Россия 1990 2
Генератор ВИГ-25
Назначение, основные характеристики
СССР ОКБ ФИАН Россия 1987 18
Стабилиз. ВМС-2500
Назначение, основные характеристики
СССР ОКБ ФИАН СССР (до 1991 года включительно) 1987 9
Сосуд Дюара
Назначение, основные характеристики
СССР СССР (до 1991 года включительно) 1982 3
Источник питания Б1-9
Назначение, основные характеристики
СССР СССР (до 1991 года включительно) 1972 1
Вакууметр с датчиком электронный
Назначение, основные характеристики
VARIAN Inc. Италия 2006 1
Вакууметр с дисплеем
Назначение, основные характеристики
VARIAN Inc. Италия 2006 1

Услуги (6)

Для подачи заявки на оказание услуги щелкните по ее наименованию.
Наименование Приоритетное направление
Тестирование диагностики плазмы на основе рентгеновского электронно-оптического регистратора
Индустрия наносистем
Получение покрытий на поверхности диэлектриков с помощью высокоскоростных плазменных потоков из различных элементов и химических соединений для придания материалам заданных физических или химических свойств
Индустрия наносистем
Воздействие потоками плотной плазмы и ударными волнами на свойства композитных, гранулированных и порошковых наноструктур
- наиболее востребованная услуга
Индустрия наносистем
Воздействие высококонцентрированных потоков энергии на материалы
- наиболее востребованная услуга
Индустрия наносистем
Облучение металлов и сплавов потоками плазмы
Индустрия наносистем
Облучение потоками плазмы материалов ВТСП
- наиболее востребованная услуга
Индустрия наносистем

Методики (10)

Наименование методики Наименование организации, аттестовавшей методику Дата аттестации
Методика калибровки магнитных зондов ФИАН 13.01.2014
Скоростная четырех кадровая методика на основе МКП детекторов для изучения мягкого рентгеновского излучения с временным разрешением 3-20 нс. ФИАН 13.01.2014
Методика измерения абсолютного нейтронного выхода активационным методом. ФИАН 13.01.2014
Четырехканальная методика для измерения анизотропии нейтронного излучения. ФИАН 13.01.2014
Скоростная многоканальная методика для изучения эволюции спектра жесткого рентгеновского излучения во времени методом серых фильтров с временным разрешением 3 нс. ФИАН 13.01.2014
Спектроскопическая методика, предназначенная для исследования собственного линейчатого и непрерывного излучений плазмы в инфракрасном, видимом, вакуумном ультрафиолетовом, мягком и жестком рентгеновском диапазонах с временным разрешением 1-3 нс. ФИАН 13.01.2014
Методика абсолютных и временных измерений тока и производной тока в разрядном контуре ПФ с помощью пояса Роговского. ФИАН 13.01.2014
Методика измерения пространственного распределения тока в плазмофокусном разряде с помощью магнитных зондов ФИАН 13.01.2014
Методика облучения материалов потоками плазмы. ФИАН 13.01.2014
Методика измерения плотности плазмы методом лазерного зондирования, генерируемой в установках типаплазменный фокус ФИАН 13.01.2014

Возврат к списку


0 комментариев

Комментарии отсутствуют!

Вы можете оставить свое сообщение первым.

Написать комментарий