В институте ядерной физики СО РАН разработаны и успешно внедрены в производство в России и многих странах промышленные ускорители, генерирующие мощный электронный пучок, выпускающийся в атмосферу. Обычно выпуск пучка в атмосферу производится через выпускное устройство в виде раструба, оканчивающегося фольговым окном с размерами: длина окна до 1,5 м, ширина 100 мм. Энергия электронов в пучке может устанавливаться в диапазоне 0,8 – 2,5 МэВ, мощность пучка для разных моделей ускорителей перекрывает диапазон от 20 до 500 кВт. В ИЯФ был разработан и успешно реализован альтернативный способ выпуска пучка в атмосферу, предполагающий его фокусировку и выпуск в атмосферу сквозь отверстие диаметром около 1 мм. Устройство, с помощью которого осуществляется такой выпуск пучка, имеет небольшие размеры и пристыковывается к стандартному ускорителю. Выпущенный через него концентрированный пучок имеет мощность до 90 кВт. На расстоянии 10 см от выпускного отверстия пучок имеет диаметр около 1 см и плотность мощности до 100 кВт/см2. Данный уникальный способ выпуска пучка в атмосферу позволил создать УНУ на базе ЭЛВ-6 по производству наноразмерных частиц твёрдых веществ. Получение нанопорошка осуществляется путём испарения из конденсированной фазы материала электронным пучком с последующей конденсацией в виде наноразмерных частиц. Установка имеет необходимую инженерную инфраструктуру, достигнуты все проектные технические параметры. Некоторые методические и технологические решения из используемых в проекте являются уникальными. Результаты исследовательских работ регулярно публикуются в ведущих российских и международных научных журналах, докладываются на международных научных конференциях, состоялись 3 защиты диссертаций на звание доктора и 13 – на звание кандидата наук, в том числе состоялось 5 защит на звание PhD зарубежными исследователями. На установках и стендах, входящих в состав УНУ, проводятся междисциплинарные исследования по наплавке большого числа порошковых материалов на основы из практически всех промышленных сплавов. Проводятся исследования с целью технологических применений разрабатываемых материалов в химической промышленности и ядерной энергетике.

По своим параметрам, соотношению цена – качество, надёжности, компактности ускорители ИЯФ успешно конкурируют с зарубежными аналогами, выпускаемыми главным образом в США и Японии, а по количеству и общей мощности выпускающихся установок ИЯФ является, вероятно, крупнейшей фирмой в мире. В настоящее время сферы применений электронного пучка в атмосфере - кабельная промышленность, производство полимерных материалов, экологические мероприятия по очистке вредных выбросов промышленных предприятий, в частности, предприятий энергетики, предполагают использование пучка, с малой плотностью мощности, распределённого по большой площади рабочей зоны. В ИЯФ был разработан и успешно реализован альтернативный способ выпуска пучка в атмосферу, предполагающий его фокусировку и выпуск в атмосферу сквозь отверстие диаметром около 1 мм. Устройство, с помощью которого осуществляется такой выпуск пучка, имеет небольшие размеры и пристыковывается к стандартному ускорителю. Выпущенный через него концентрированный пучок имеет мощность до 100 кВт. На расстоянии 10 см от выпускного отверстия пучок имеет диаметр около 1 см и плотность мощности до 100 кВт/см2. Такая высокая плотность мощности в сочетании со значительной полной мощностью пучка позволяет использовать его как эффективный источник энергии для воздействия на материалы. Кроме того, при воздействии на материалы пучок не вносит дополнительных загрязнений. То обстоятельство, что, в отличие от традиционно используемых электронных пучков, генерируемых электронными пушками, пучок, генерируемый промышленным ускорителем, выпускается в среду с атмосферным давлением, позволяет использовать газовые потоки для транспортировки образующегося пара по заданной траектории. Формирующийся из смеси пара с несущим газом аэрозольный поток направляется к месту сбора нанопорошка. В качестве несущего газа используется либо воздух при испарении материалов, не подверженных окислению (оксидов), либо инертный газ. Упомянутые качества пучка позволяют использовать его для испарения практически любых материалов. Расчёты показывают, что может быть достигнута производительность получения наночастиц, существенно превышающая производительности существующих методов. В институте накоплен значительный опыт по проектированию, изготовлению и эксплуатации устройств для получения наноматериалов на стенде ЭЛВ-6. Имеется несколько комплектов оборудования разного масштаба в зависимости от условий получения и испаряемого материала.

 

Основные направления исследований

  • Наплавка порошковых материалов на сталь, титановые сплавы, алюминиевые и медные основы, закалка сталей;
  • Получение нанопорошковых материалов методом испарения исходных конденсированных веществ;
  • Получение углеродных наноструктур: нанотрубок, фуллеренов, нанохорнов.

УНУ "Стенд ЭЛВ-6" входит в национальный перечень объектов исследовательской инсраструктуты Российской Федерации на сайте ckp-rf.

 

Адрес местонахождения установки

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук

630090, г. Новосибирск, проспект академика Лаврентьева, д. 11

Руководитель работ на УНУ Стенд ЭЛВ-6

Салимов Рустам Абельевич

телефон (383) 3294740

факс: 8(383)3307163

email: rsalimov41@mail.ru