Flerov Laboratory of Nuclear Reactions

Joint Laboratory Seminar

Date and time: Thursday, 29 May 2025, at 3:30 PM

Venue: Conference Hall, Flerov Laboratory of Nuclear Reactions

1. Seminar topic: “Nanostructuring material surfaces with fast heavy ions”

   Speaker: Ruslan Rymzhanov

   Abstract:
   

   В работе исследовалось наноструктурирование поверхности материалов ядерной энергетики и электроники при облучении быстрыми тяжелыми ионами с использованием мультимасштабного моделирования и экспериментальных методов. Практический и фундаментальный интерес к радиационным эффектам на поверхности обусловлен тем, что кинетика возбуждения приграничных областей мишени значительно отличается от процессов в массивных образцах из-за возможного обмена частицами с окружающей средой. Изучены механизмы формирования на поверхности аморфизуемых и неаморфизуемых диэлектриков различных наноструктур: сферических кристаллических выступов, аморфных полусферических хиллоков, конических треков в приповерхностной области, протяженных структур при облучении под скользящими углами, сквозных наноканалов. Показано, что воздействие тяжелых ионов на нанокристаллы диэлектриков значительно меняет их форму за счет процессов эрозии на краях при малых флюенсах и плавления наночастиц при высоких дозах облучения.

   (In connection with the election for the vacant position of a senior researcher.)




2. Seminar topic: “Structural effects of high-energy ion irradiation in partially stabilised zirconium dioxide”

   Speaker: Nikita Kirilkin

   Abstract:
   

   Материалы на основе ZrO₂ находят широкое применение во многих областях науки и техники. Характерными особенностями этих керамиков являются высокая радиационная стойкость, тугоплавкость, низкая теплопроводность, высокая химическая стойкость и механическая прочность. Одним из возможных применений диоксида циркония является использование его в качестве инертной матрицы для ядерного топлива, а также в качестве матрицы, подходящей для долговременного хранения высокоактивных отходов и их трансмутаций. Помимо этого, предлагается использовать частично стабилизированный диоксид циркония в качестве добавки в матрицу ядерного топлива, устойчивого к аварийным ситуациям (от англ. accident tolerant fuel). В рамках данной работы рассматривается влияние облучения высокоэнергетичными ионами Xe с энергией 167 МэВ и ионами Bi с энергией 710 МэВ на поликристаллы ZrO₂–3мол.%Y2O₃. В исходном состоянии фазовый состав представлен тетрагональной t-фазой с параметрами кристаллической решетки a = 3.607Å и с = 5.175Å. При облучении быстрыми тяжелыми ионами происходит образование метастабильной тетрагональной фазы t”  (с/af = 1, где af =a/), доля которой растет по мере увеличения дозы облучения. При этом аморфизация не наблюдается даже при самых высоких флюенсах. Электронно-микроскопические исследования показали, что воздействие быстрых тяжелых ионов приводит к образованию специфических радиационных повреждений – латентных треков. Установлено, что метастабильная тетрагональная фаза t” обладает большей радиационной стойкостью по сравнению с t фазой.