Уникальные научные установки

Исследовательская ядерная установка ИБР-2 (ИБР-2)

УНУ создана в 1984 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
  • 👤Швецов Валерий Николаевич
  • 📞 (496)2165657
  • shv@nf.jinr.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, %
нет000.00
Базовая организация

Объединенный институт ядерных исследований

Информация об уникальной научной установке (УНУ)

ИБР-2 - это модернизированный быстрый импульсный реактор периодического действия. Его главное отличие от других реакторов состоит в механической модуляции реактивности с помощью подвижного отражателя (ПО). Подвижный отражатель является сложной механической системой, с общей массой до 60 т, обеспечивающей надежную работу двух частей, определяющих модуляцию реактивности: основной подвижный отражатель (ОПО) и дополнительный подвижный отражатель (ДПО). Роторы ОПО и ДПО вращаются в противоположных направлениях с разными скоростями. В момент совмещения обоих отражателей у зоны реактора генерируется импульс мощности. Принципиальные характеристики модернизированного реактора ИБР-2: средняя мощность -2 МВт, частота импульсов -5 Гц, объем активной зоны – 22 литра,  тип топлива - 82.5кг PuO2, полуширина импульса - 240мкс (быстрые нейтроны) и 340мкс (тепловые нейтроны), плотность потока тепловых нейтронов с поверхности замедлителя: усредненная по времени 10^13 н/см^2/сек и максимум в импульсе 10^16 н/см^2/сек. После модернизации эксплуатационный ресурс работы модернизированного реактора ИБР-2 рассчитан на 55 000 часов. Реактор работает непрерывно в двенадцатидневном цикле и потом останавливается для подготовки следующих экспериментов. Существует также летняя, более длительная, остановка реактора для технической профилактики. Обычно реактор работает 9 циклов в году.

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

Модернизированный реактор ИБР-2 ОИЯИ является единственным в мире импульсным исследовательским реактором, параметры которого соответствуют лучшим в мире нейтронным источникам, вводимым в эксплуатацию в последние годы (SNS – США, J-PARC – Япония) и единственным в России специализированным исследовательским реактором, имеющим современный комплекс нейтронных спектрометров, позволяющих решать широкий круг актуальных задач по исследованию функциональных материалов и наносистем методами нейтронографии. Импульсный поток нейтронов ИБР-2 составляет 10^16 н/см^2/с. В 2007-2010 гг. была проведена модернизация реактора ИБР-2, включающая улучшение принципиальных характеристик реактора, улучшение проектных параметров и эксплуатационной надежности реактора, а также обновление основного оборудования реактора. В 2011г. начата работа реактора на физический эксперимент на отдельных спектрометрах модернизированного реактора ИБР-2.

Основные направления научных исследований, проводимых с использованием УНУ

  • исследование структуры и свойств новых функциональных материалов, фундаментальных закономерностей переходных процессов в конденсированных средах, атомной динамики материалов для ядерной энергетики, магнитных свойств слоистых наноструктур, структуры углерод- и кремний содержащих наноматериалов, молекулярной динамики  наноматериалов, дисперсных систем и сложных жидкостей, структуры и свойств биологических мембран, текстуры  и свойств минералов, горных работ и конструкционных материалов, атмосферных выпадений на основе мхов-биомониторов.

Наиболее значимые научные результаты исследований

1) Было проведено исследование кристаллической, магнитной структуры и колебательных спектров несобственного мультиферроика YMn2O5 с сильной магнитоэлектрической связью методами нейтронной дифракции, рентгеновской дифракции и рамановской спектроскопии в диапазоне высоких давлений 0 – 30 ГПа и температур 10 – 300 К, С повышением давления в области P > 1 ГПа наблюдалось подавление соразмерной и несоразмерной антиферромагнитных (АФМ) фаз с вектором распространения q = (~1/2, 0, ~1/4) и появление новой соразмерной АФМ фазы с вектором распространения qp = (1/2 0 1/2) .Такое поведение сильно контрастирует с другими системами RMn2O5, в которых под давлением наблюдается противоположное поведение – стабилизация соразмерной АФМ фазы с вектором распространения q = (1/2, 0, 1/4). В области более высоких давлений Р > 16 ГПа наблюдался структурный фазовый переход, сопровождающийся аномалиями в барическом поведении некоторых параметров элементарной ячейки и колебательных мод. Полученные данные позволили проанализировать роль конкурирующих магнитных взаимодействий в формировании основного магнитного состояния мультиферроиков RMn2O5. 2) С помощью дифракции нейтронов исследована эволюции кристаллической структуры катодного материала типа LiNi0.8Co0.1Al0.1O2 в процессе электрохимического циклирования с помощью дифракции нейтронов Эксперименты выполнены на дифрактометре RTD (Real-Time-Diffractometer). Составы типа LiNixCoyAl1-x-yO2, только начинают массово внедряться в производство литий-ионных аккумуляторов в качестве положительного электрода (катода) постепенно вытесняя широко распространенный кобальтат лития. Ранее подобные соединения в режиме реального времени при электрохимическом циклировании исследовались только в модельных ячейках методом рентгеновской дифракции. Дифракция нейтронов позволяет исследовать структурные изменения в материалах электродов как в специализированных электрохимических ячейках, так и непосредственно в готовых к эксплуатации изделиях. В настоящей работе изучался готовый литий-ионный аккумулятор цилиндрического типоразмера 18650. Роль отрицательного электрода в нем выполняет графит, положительным электродом является состав LiNixCoyAl1-x-yO2 с x ≈ 0.8 и y ≈ 0.1 (эти величины были уточнены при обработке полученных дифракционных данных). Кристаллическая структура LiNixCoyAl1-x-yO2 в полностью разряженном аккумуляторе соответствует пр.гр. R-3m c параметрами элементарной ячейки a = 2.8453(1) и c = 14.1878(2) Å. На основе анализа экспериментальных данных, полученных в ходе нескольких циклов заряда-разряда, выполненных с разной скоростью (С/3 и С/10, где С – полная емкость аккумулятора), показано, что процесс внедрения лития в графит происходит с последовательным образованием нескольких LiCn фаз. Образование при заряде конечной LiC6 фазы хорошо фиксируется по скачкообразному появлению дифракционного пика при d ≈ 3.67 Å. Фазового расслоения в материале катода LiNi0.8Co0.1Al0.1O2, наблюдающегося, например, в LiNi0.8Co0.15Al0.05O2, нами не обнаружено. В то же время, параметры элементарных ячеек этих двух материалов изменяются в ходе заряда аналогичным образом, причем расширение и последующее сжатие элементарной ячейки происходит анизотропно. 3) С помощью малоуглового рассеяния нейтронов обнаружены (изменения в структурной организации магнитных жидкостей на основе трансформаторного масла под действием внешнего постоянного и переменного электрического поля. Задача выполнялась в рамках прояснения эффекта повышения напряжения пробоя в жидкостных трансформаторах при добавлении в жидкий носитель наночастиц, в частности наночастиц магнетита, стабилизированных олеиновой кислотой. Показано, что при приложении постоянного электрического поля наряду с макроскопическим фазовым разделением имеет место образование агрегатов на уровне ~100 нм с сильной зависимостью от напряженности поля. При выключении электрического поля система через некоторое время (порядка нескольких часов) возвращается в исходное состояние. Для переменного электрического поля показано, что при достаточно малых частотах агрегаты также образуются, однако данный процесс прекращается при превышении некоторой критической частоты. Таким образом, в дополнение к агрегационным эффектам во внешнем магнитном поле, типичным для магнитных жидкостей, обнаружена аналогичная чувствительность к электрическому полю для магнитных жидкостей на основе диэлектрических носителей, что открывает новые потенциальные возможности регулирования свойствами данных комплексных систем с использованием внешних управляющих параметров. Работа выполнялась совместно c Институтом экспериментальной физики Словацкой академии наук (Кошице, Словакия), Физическим факультетом Киевского Национального Университета им. Тараса Шевченко (Киев, Украина) и Исследовательским центром Юлиха – Отделение нейтронных исследований (Мюнхен, Германия). 4) В последнее время наблюдается большой интерес к исследованию супрамолекулярных сокристаллов типа донор-акцептор с водородными связями, имеющих широкие перспективы в качестве функциональных материалов с полупроводниковыми и/или сегнетоэлектрическими свойствами, возникающими вследствие явлений переноса электронов и протонов. Проведено комплексное исследование кристаллической структуры и молекулярной динамики сокристалла броманилиновой кислоты : 2,6 диметипиразина (BrA : 2,6-DMP) 1:1 с помощью методов монокристальной рентгеновской дифракции, нейтронной спектроскопии (спектрометр НЕРА) и комплементарных спектроскопических методов, Для интерпретации экспериментальных результатов также было проведено теоретическое моделировани. Структурный анализ показал, что исследуемая система кристаллизуется в моноклинной структуре симметрии P21/c с четырьмя молекулярными единицами в элементарной ячейке. В ходе интермолекулярного анализа обнаружена неэквивалентность водородных связей промежуточной силы и присутствие множественных специфических межмолекулярных сил. Теоретические расчеты с использованием приближений поверхности Хиршфелда и уменьшенного градиента плотности выявили роль слабых формирующих взаимодействий и ван-дер-ваальсовых сил в стабилизации кристаллической структуры. При анализе колебательных свойств использовались методы нейтронной и оптической спектроскопии (средний, дальний и терагерцовый диапазоны). Теоретический анализ колебательных спектров производился в рамках теории DFT в полулокальном приближении с учетом полуэмпирических ван-дер-ваальсовых поправок. Несмотря на квазигармоническое приближение, получено хорошее согласие между теоретическими и экспериментальными спектрами. В частности, обнаружено сильное влияние диполь-дипольных взаимодействий дальнего порядка на инфракрасный отклик и влияние структуры на колебания с малыми волновыми числами.

141980, г. Дубна, ул. Жолио-Кюри, д. 6
📷

Перечень объектов в составе УНУ (13)

Наименование Изготовитель Страна Год выпуска Количество единиц
Фурье-стресс-дифрактометр (ФСД)
Назначение, основные характеристики
ОИЯИ, РФ Россия 1987 1
Многофункциональный нейтронный спектрометр (ДН-2)
Назначение, основные характеристики
ОИЯИ РФ Россия 1997 1
Многофункциональный нейтронный рефлектометр с горизонтальной плоскостью образца( ГРЕИНС)
Назначение, основные характеристики
ОИЯИ РФ-Венгрия-Германия Россия 2014 1
Рефлектометр с поляризованными нейтронами ( РЕФЛЕКС)
Назначение, основные характеристики
ОИЯИ РФ Россия 1997 1
Спектрометр обратной геометрии для одновременного исследования структуры и динамики образцов (НЕРА)
Назначение, основные характеристики
РФ Россия 1997 1
Спектрометр неупругого рассеяния нейтронов (ДИН-2ПИ)
Назначение, основные характеристики
ОИЯИ, РФ Россия 1995 1
Установка РЕГАТА
Назначение, основные характеристики
РФ Россия 1987 1
Дифрактометр для измерения деформаций и напряжения (ЭПСИЛОН-МДС)
Назначение, основные характеристики
ОИЯИ, РФ Россия 1997 1
Текстурный дифрактометр (СКАТ)
Назначение, основные характеристики
ОИЯИ, РФ Россия 1999 1
Спектрометр малоуглового рассеяния (ЮМО)
Назначение, основные характеристики
ОИЯИ, РФ Россия 1988 1
Спектрометр поляризованных нейтронов (РЕМУР)
Назначение, основные характеристики
ОИЯИ, РФ Россия 1995 1
Дифрактометр для исследования микрообразцов (ДН-12)
Назначение, основные характеристики
ОИЯИ, РФ Россия 1994 1
Фурье дифрактометр высокого разрешения (ФДВР)
Назначение, основные характеристики
ОИЯИ, РФ Россия 1992 1

Услуги (6)

Для подачи заявки на оказание услуги щелкните по ее наименованию.
Наименование Приоритетное направление
Исследование механизмов полиморфных фазовых переходов в сложных молекулярных кристаллах
- наиболее востребованная услуга
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исследование остаточных напряжений в конструкционных материалах
- наиболее востребованная услуга
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исследование нано-лекарств
- наиболее востребованная услуга
Индустрия наносистем
Структурный анализ материалов и процессов в малогабаритных источниках электрического тока
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исследование структуры оптически активных материалов
Индустрия наносистем
Исследование структурных характеристик липидных мембран
Индустрия наносистем

Методики (7)

Наименование методики Наименование организации, аттестовавшей методику Дата аттестации
Методика нейтронныго активационного анализа
Методика нейтронной дифрактометрии остаточных напряжений
Методика текстурного анализа
Методика рефлектометрии нейтронов
Методика неупругого рассеяния нейтронов
Методика дифракции нейтронов
Методика малоуглового рассеяния нейтронов

Возврат к списку


0 комментариев

Комментарии отсутствуют!

Вы можете оставить свое сообщение первым.

Написать комментарий