The object of research, development or design (in Russian) : Керамические материалы для ядерно-физических приложений, нанокомпозитные материалы, радиационные эффекты в твердых телах, эффекты поверхности при облучении.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Ядролық-физикалық қосымшаларға арналған керамикалық материалдар, нанокомпозиттік материалдар, қатты денелердегі радиациялық әсерлер, сәулелену кезіндегі беттік әсерлері

Aim of work (in Russian) : Количественное исследование механизмов образования дефектов и анализ имеющихся микроструктурных данных по радиационной стойкости в кандидатных материалах инертных разбавителей (матриц) ядерного топлива на основе нитридов и оксидов по отношению к воздействию тяжелых ионов высоких энергий, моделирующему облучение осколками деления.

Aim of work (in Kazakh) : Нитридтер мен оксидтер негізіндегі ядролық отынның инертті сұйылтқыштарының (матрицаларының) кандидаттық материалдарында бөлініс жарықшақтарымен сәулеленуді модельдейтін жоғары энергиялы ауыр иондардың әсеріне қатысты радиациялық тұрақтылық бойынша қолда бар микроқұрылымдық мәліметтерді талдау және ақаулардың пайда болу механизмдерін сандық зерттеу болып табылады

Методы исследования (на русском) : В проекте использовалась Монте-Карло (МК) модель возбуждения электронной подсистемы материалов, описывающая пролет иона через вещество и создание быстрых δ-электронов, распространение электронов и последующие каскады ионизации, перераспределение валентных дырок, Оже и излучательные распады дырок глубоких оболочек. В используемой МК модели сечения рассеяния электронов и дырок на электронной и ионной подсистемах мишени рассчитываются в рамках формализма динамического структурного фактора. Процессы эмиссии электронов с поверхности учитывались в приближении потенциального барьера на границе раздела сред. В рамках Монте-Карло модели были рассчитаны распределение скоростей атомов мишени, а затем эти распределения были использованы для описания кинетики релаксации решетки материала с помощью классической молекулярной динамики (пакет LAMMPS). Структура треков быстрых тяжелых ионов анализировалась с помощью методов статистической физики и кристаллографии: дислокационный анализ DXA (Dislocation analysis), моделирование рентгеновской дифракции, координационный анализ и т.д.

Методы исследования (на казахском) : Жобада ионның зат арқылы өтуін және жылдам δ-электрондардың пайда болуын, электрондардың таралуын және кейінгі ионизация каскадтарын, валентті кемтіктің қайта таралуын, Оже және терең қабықтардың кемтіктерінің радиациялық ыдырауын сипаттайтын Монте-Карло (МК) материалдардың электронды жүйешесінің қозу моделі қолданылды. Пайдаланылған MK моделінде үлгінің электронды және иондық жүйешелеріндегі электрондар мен кемтіктердің шашырау қимасының модельдері динамикалық құрылымдық фактордың формализмі аясында есептелді. Беткі қабаттағы электрондардың эмиссия процестері ортаның интерфейсіндегі потенциалдық тосқауылдың жуықтауында ескерілді. Монте-Карло моделінде үлгі атомдарының жылдамдықтарының таралуы есептелді, содан кейін бұл үлестірімдер классикалық молекулалық динамиканы (LAMMPS пакеті) қолдана отырып материал торының релаксация кинетикасын сипаттау үшін қолданылды. Жылдам ауыр иондар тректерінің құрылымы статистикалық физика және кристаллография әдістерімен талданды: DXA (Dislocation analysis) дислокациялық талдауы, рентгендік дифракцияны модельдеу, үйлестіру талдауы және т.б.

Obtained results and novelty (in Russian) : В результате исследования проведена модернизация оригинальной Монте-Карло модели с целью учета процессов, возникающих при взаимодействии ионизирующего излучения с поверхностными и приповерхностными слоями твердых тел. Рассчитаны пространственно-временные зависимости параметров возбуждения диэлектрических материалов (Al2O3, Y3Fe5O12, MgO, ZrO2, Si3N4) облучаемых тяжелыми ионами с энергиями осколков деления. Подобрана и протестирована диэлектрическая функция Y3Fe5O12, которая затем использовалась для расчета сечений взаимодействия заряженных частиц с материалами. Подобраны и протестированы межатомные потенциалы для Al2O3 и Y3Fe5O12. Проведено моделирование структурных повреждений, вызываемых БТИ методом молекулярной динамики в массивных образцах и вблизи поверхности диэлектрических материалов, а также проанализирована структура треков. В результате проекта впервые исследована зависимость теплопроводности Al2O3 от флюенса ионов с помощью численных методов без подгоночных параметров. Изучено влияние различных областей трека на деградацию теплопроводности после облучения.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Зерттеу нәтижесінде иондаушы сәулеленудің қатты денелердің беткі және үстіңгі қабаттарымен өзара әрекеттесуі кезінде пайда болатын процестерді есепке алу үшін түпнұсқалы Монте-Карло моделі модернизацияланды. Энергиялары бөлініс жарықшақтарындай ауыр иондармен сәулелендірілген диэлектрлік материалдардың (Al2O3, Y3Fe5O12, MgO, ZrO2, Si3N4) қозу параметрлерінің кеңістік-уақыттық тәуелділігі есептелді. Зарядталған бөлшектердің материалдармен өзара әрекеттесу қималарын есептеу үшін қолданылған Y3Fe5O12 диэлектрлік функциясы таңдалып алынды және тексерілді. Al2O3 және Y3Fe5O12 үшін атомаралық потенциалдар таңдалды және сыналды. Көлемді үлгілерде және диэлектрлік материалдардың беткі қабатында молекулалық динамика әдісімен ЖАИ туындаған құрылымдық зақымдануларды модельдеу жүргізілді, сонымен қатар тректердің құрылымы талданды. Жобаның нәтижесінде Al2O3 жылу өткізгіштігінің иондардың флюенсіне тәуелділігі алғаш рет сәйкес параметрлерсіз сандық әдістермен зерттелді. Сәулеленуден кейінгі жылу өткізгіштіктің деградациясына тректің әртүрлі аймақтарының әсері зерттелді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Получена модернизированная мультимасштабная модель, описывающая трехмерную геометрию сложно-структурированных мишеней. Получены новые данные, описывающие механизмы изменения тепловых свойств материалов при облучении. Результаты проекта могут быть использованы для прогнозирования долговременной радиационной стойкости и изменения тепловых свойств материалов, облученных осколками деления, а также как основа для создания наноразмерных термоэлектронных устройств с заданными свойствами.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Күрделі құрылымды үлгілердің үш өлшемді геометриясын сипаттайтын жаңғыртылған мультимасштабты модель алынды. Сәулелендіру кезінде материалдардың жылулық қасиеттерінің өзгерісін механизмдерін сипаттайтын жаңа деректер алынды. Жобаның нәтижелері ұзақ мерзімді радиациялық төзімділікті және бөлініс жарықшақтарымен сәулелендірілген материалдардың жылулық қасиеттерінің өзгерісін болжау үшін, сондай-ақ белгілі бір қасиеттері бар наноөлшемді термоэлектрондық құрылғыларды құру үшін негіз ретінде пайдаланылуы мүмкін.

Level of implementation (in Russian) :

Level of implementation (in Kazakh) :

Efficiency (in Russian) :

Efficiency (in Kazakh) :

Field of application (in Russian) : Ядерная энергетика, конструкционные материалы, наноматериалы, нанотехнологии.

Field of application (in Kazakh) : Ядролық энергетика, конструкциялық материалдар, наноматериалдар, нанотехнологиялар