Кшиштоф Семек о первых результатах эксперимента по созданию покрытий с уникальными свойствами радиационной стойкости

Группа научных коммуникаций встретилась с Кшиштофом Семеком — начальником Сектора электронного охлаждения ЛЯП ОИЯИ и участником эксперимента.

У Кшиштофа два образования: по специальностям физика твердого тела и химия. Это позволяет ему использовать в работе и химические, и физические методы исследования.  Сектор, которым руководит Кшиштоф, изучает материалы при помощи позитронных пучков, или  позитронно-аннигиляционной спектроскопии. Этот вид спектроскопии позволяет анализировать дефекты в материалах на разной глубине залегания: от доли нанометров до миллиметров. Он успешно применяется в физике твердого тела, кристаллографии, химии, материаловедении и инженерии поверхности.

С коллегами из ТПУ Кшиштоф познакомился во время одной из научных конференций: «Оказалось, что мы работаем над одной и той же темой: позитронной аннигиляцией, и у каждого были свои результаты, в которых мы оказались взаимно заинтересованы. Кроме того, в Томске нет своих подходящих источников излучения, их ищут на стороне, а в ОИЯИ такие источники есть».

В ядерной энергетике и при исследованиях космоса возникают проблемы, связанные с воздействием радиации на конструкционные материалы и с сокращением срока их службы. Для  решения этих проблем ученые предлагают использовать покрытие из нанослоев циркония и ниобия.

«Это очень интересные металлы: по отношению друг к другу они как вода и масло: они не смешиваются и не создают промежуточные фазы, — рассказывает Кшиштоф. — Мы исследуем не столько сами материалы, сколько границы сред. И мы обнаружили, что границы между этими металлами хорошо выдерживают различные виды облучения. На стыках металлы не деградируют».

Для исследования берется материал из нескольких плотно прилегающих к другу другу нанослоев циркония и ниобия, затем образец облучается разными видами радиации. Сначала исследовалось воздействие протонного излучения, проводившегося в том числе и на ускорителе ЭГ-5 (ЛНФ ОИЯИ). Последующие эксперименты должны будут включать и облучение тяжелыми ионами на ускорителях Лаборатории ядерных реакций (ЛЯР ОИЯИ), а также нейтронами на установке ИБР-2 Лаборатории нейтронной физики (ЛНФ ОИЯИ). После облучения образцы попадают в ЛЯП ОИЯИ, где с помощью метода позитронно-аннигиляционный спектроскопии ученые анализируют, какие дефекты образовались, в какой концентрации и на какой глубине. 

Проведенные измерения показали, что новый материал облучение протонами выдерживает хорошо. 

На проведение исследований был выделен трехлетний грант Российского научного фонда (РНФ). Прошло полтора года, и первые результаты измерений ученые опубликовали в журнале Metals . 

Итогами научной работы должны стать рекомендации оптимальных параметров покрытий из наноразмерных слоев циркония и ниобия, что позволит эффективно защищать конструкционные материалы  от радиационного воздействия.

Новости лаборатории