Сильноточные электроразрядные установки ПФ-4 и ПФ-400
Сокращенное наименование УНУ: Установка «Тюльпан»
Базовая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт имени П.Н. Лебедева Российской академии наук
Ведомственная принадлежность: Минобрнауки России
Классификационная группа УНУ: Электрофизические установки и ускорители
Год создания УНУ: 1976
Размер занимаемых УНУ площадей, кв. м: 650
Сайт УНУ: http://sites.lebedev.ru/DPPL/show.php?page_id=1005
Средняя загрузка УНУ: нет данных о средней загрузке за 2022 год
Контактная информация:
Местонахождение УНУ:
|
Руководитель работ на УНУ:
|
Сведения о результативности за 2021 год (данные ежегодного мониторинга)
|
Информация об 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, многофункциональность и междисциплинарность УНУ:
|
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. |
Наиболее значимые научные результаты исследований (краткое описание):
|
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. |
Направления научных исследований, проводимых на УНУ:
|
Приоритетные направления (указ Президента РФ N 899):
|
Приоритетные направления Стратегии НТР РФ (п. 20):
|
Фотографии:
Состав УНУ и вспомогательное оборудование: (номенклатура — 39 ед.)
|
Notbook Toshiba
Баллон гелиевый
Блок КБСН-4
Вакууметр ВИТ-2
Вакууметр с датчиком электронный
Вакууметр с дисплеем
Генератор ВИГ-25
Дозиметр ДКС-04
Дозиметр ДРГЗ-03
Источник питания Б1-9
Комбинированный прибор АСК-4106
Лазер LCS-T-11
Лазер РЛ-101
Многоканальный спектрометр импульсного мягкого рентгеновского излучения МРИС10
Модуль mini-convector
Насос спиральный вакуумный с аксессуарамии
Объектив Гелиос
Объектив Таир-33
Осциллограф TDS -220
Осциллограф TDS-210
Осциллограф TDS-3054B
Осциллограф Wayv Sufer
Откачной пост V301 TASK
Плазменный аппарат Плазар АП-022
Прибор ПСО-2-4
Прибор ПСО-2-5
Принтер HP LJ P1006
Принтер Laser Jet1012
Сосуд Дюара
Стабилиз. ВМС-2500
Стойки для конденсаторных батарей
Турбомолекулярный насос V551
Установка осушки сжатого воздуха МГБ 120
Установка осушки сжатого воздуха ЦС МГБ 120
Устройство управления разрядником РГУ-1-50-100
Устройство управления разрядником РГУ-1-50-100
ФЭУ с разъемом
Цифровой фотоаппарат Canon
Цифровой фотоаппарат Canon |
Услуги УНУ: (номенклатура — 6 ед.)
|
Приоритетные направления (указ Президента РФ N 899): Индустрия наносистем Приоритетные направления (указ Президента РФ N 899): Индустрия наносистем Приоритетные направления (указ Президента РФ N 899): Индустрия наносистем Приоритетные направления (указ Президента РФ N 899): Индустрия наносистем Приоритетные направления (указ Президента РФ N 899): Индустрия наносистем Приоритетные направления (указ Президента РФ N 899): Индустрия наносистем |
Методики измерений, применяемые на УНУ: (номенклатура — 10 ед.)
|
Методика калибровки магнитных зондов
Наименование организации, аттестовавшей методику:
ФИАН Дата аттестации: 13.01.2014 Методика уникальна: для всего мира
Методика измерения пространственного распределения тока в плазмофокусном разряде с помощью магнитных зондов
Наименование организации, аттестовавшей методику:
ФИАН Дата аттестации: 13.01.2014 Методика уникальна: для России
Методика абсолютных и временных измерений тока и производной тока в разрядном контуре ПФ с помощью пояса Роговского.
Наименование организации, аттестовавшей методику:
ФИАН Дата аттестации: 13.01.2014 Методика уникальна: нет
Методика измерения абсолютного нейтронного выхода активационным методом.
Наименование организации, аттестовавшей методику:
ФИАН Дата аттестации: 13.01.2014 Методика уникальна: для всего мира
Методика облучения материалов потоками плазмы.
Наименование организации, аттестовавшей методику:
ФИАН Дата аттестации: 13.01.2014 Методика уникальна: для всего мира
Методика измерения плотности плазмы методом лазерного зондирования, генерируемой в установках типаплазменный фокус
Наименование организации, аттестовавшей методику:
ФИАН Дата аттестации: 13.01.2014 Методика уникальна: для всего мира
Скоростная многоканальная методика для изучения эволюции спектра жесткого рентгеновского излучения во времени методом серых фильтров с временным разрешением 3 нс.
Наименование организации, аттестовавшей методику:
ФИАН Дата аттестации: 13.01.2014 Методика уникальна: для всего мира
Скоростная четырех кадровая методика на основе МКП детекторов для изучения мягкого рентгеновского излучения с временным разрешением 3-20 нс.
Наименование организации, аттестовавшей методику:
ФИАН Дата аттестации: 13.01.2014 Методика уникальна: для всего мира
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.
Наименование организации, аттестовавшей методику:
ФИАН Дата аттестации: 13.01.2014 Методика уникальна: для всего мира
Четырехканальная методика для измерения анизотропии нейтронного излучения.
Наименование организации, аттестовавшей методику:
ФИАН Дата аттестации: 13.01.2014 Методика уникальна: для всего мира |
