Transcript DFM - Sympozjum 2013 - Narodowe Centrum Badań Jądrowych

DEPARTAMENT
FIZYKI MATERIAŁÓW
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
1
ZADANIA
DEPARTAMENTU FIZYKI
PROWADZENIE BADAŃ NAUKOWYCH ORAZ PRAC
ROZWOJOWYCH DOTYCZĄCYCH:
I.
o
o
o
o
II.
MATERIAŁÓW
Fizyki fazy skondensowanej materii
Inżynierii materiałowej
Badań materiałowych ze szczególnym uwzględnieniem energetyki
jądrowej i cykli paliwowych
Rozwoju metod i technik eksperymentalnych oraz narzędzi
informatycznych w tej dziedzinie
WYKONYWANIE POMIARÓW, BADAŃ I ANALIZ W ZAKRESIE
WŁASNOŚCI I PARAMETRÓW MATERIAŁÓW NA RZECZ
PODMIOTÓW ZEWNĘTRZNYCH
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
2
STRUKTURA
DEPARTAMENTU FIZYKI MATERIAŁÓW
I.
ZAKŁAD METOD JĄDROWYCH FIZYKI CIAŁA STAŁEGO (FM1)
•
•
•
•
ŚRODOWISKOWE LABORATORIUM NEUTRONOGRAFII
PRACOWNIA SPEKTROSKOPII MOSSBAUEROWSKIEJ
PRACOWNIA BADAŃ RENTGENOWSKICH
PRACOWNIA WYSOKICH CIŚNIEŃ
II.
ZAKŁAD TECHNOLOGII PLAZMOWYCH I JONOWYCH (FM2)
•
•
PRACOWNIA PLAZMOWEJ INŻYNIERII POWIERZCHNI
PRACOWNIA ODDZIAŁYWAŃ PLAZMOWO JONOWYCH Z MATERIĄ
III.
LABORATORIUM BADAŃ MATERIAŁOWYCH (LBM)
•
•
LABORATORIUM MATERIAŁÓW AKTYWNYCH
SEKCJA BADAŃ STRUKTURALNYCH, KOROZJI, SKŁADU CHEMICZNEGO I
BADAŃ NIENISZCZĄCYCH
SEKCJA BADAŃ WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH
SEKCJA BADAŃ WŁASNOŚCI FIZYCZNYCH I OBRÓBKI MECHANICZNEJ
PRÓBEK
•
•
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
3
AKTUALNE PRACE
DEPARTAMENTU FIZYKI
MATERIAŁÓW
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
4
GŁÓWNE PROJEKTY REALIZOWANE W
DEPARTAMENCIE FIZYKI MATERIAŁÓW
I. Projekt 4LAB
•
Inwestycje w wyposażenie naukowe. Ok. 40 mln zł.
II. Projekt W7-X
•
Wkład in-kind w budowę stellaratora W7-X w IPP Greifswald. Ok. 20
mln zł.
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
5
4Labs
Tytuł projektu:
Wzmocnienie potencjału innowacyjnego ośrodka w Świerku
w zakresie rozwoju technologii wykorzystujących
promieniowanie jonizujące
Całkowity koszt projektu: 39 705 882,35 zł
Kwota dofinansowania:
33 705 882,35 zł

Laboratorium Struktur Akceleracyjnych – nowy budynek lab. – biurowy
Laboratorium Wiązek Jonowo-Plazmowych – remont, nowe
laboratorium
Laboratorium Radiograficzne – remont, nowy akcelerator radiograficzny
Laboratorium Pomiarów Środowiskowych – remont, mobilne lab.
Pomiarowe
– remont cyklotronu C30
Modernizacja infrastruktury informatycznej – zwiększenie szybkości
sieci inf.
2015-04-09
6
4Labs
początek zakupów aparatury
Lab. Plazmowe
Lab. Struktur
Akceleracyjnych
ZAKŁAD METOD JĄDROWYCH FIZYKI CIAŁA
STAŁEGO FM1
LOKALIZACJA
BADAWCZY REAKTOR JĄDROWY MARIA
8
ZAKŁAD METOD JĄDROWYCH FIZYKI CIAŁA
STAŁEGO FM1
STRUKTURA
ZMJFCS
Mossbauer
P. Spektrometrii
Moessbauerowskiej
X-Ray
P. Badań
Rentgenowskich
Wysokie
ciśnienia
P. Badań
Cisnieniowych
Neutrony
Środowiskowe
Laboratorium
Neutronografii
01.01.2013 17 pracowników (14 naukowych)
?
Nano-
materiały
ZAKŁAD METOD JĄDROWYCH FIZYKI CIAŁA
STAŁEGO FM1
WYPOSAŻENIE
NR
7
H8
M.
H7
S
A
C
TAS
6
H3
H6
M.
H4
H5
S
M
.
S
M
M.
S
A
C
A
C
A
S
5
C
A
2
C
C
GĘSTOŚĆ STRUMIENIA NEUTRONÓW PADAJĄCYCH NA PRÓBKĘ ~ 5x105 cm-2 s-1
4
VSA
NS
D
SA
NS
10
Główne tematy prac w 2012
• BADANIE FAZY SKONDENSOWANEJ MATERII
METODAMI JĄDROWYMI ORAZ TEORETYCZNYMI
• NOWE MATERIAŁY
• 49 publikacji
• 33 komunikaty konferencyjne
• 4 zgłoszenia patentowe
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
ZAKŁAD METOD JĄDROWYCH FIZYKI CIAŁA
STAŁEGO FM1
OSIĄGNIĘCIA
Wyznaczenie parametrów oddziaływań nadsubtelnych w kompozytach
multiferroicznych (1-x)·Bi0.95Dy0.05FeO3 – x·Pb(Fe2/3W1/3)O3,.
Synteza multiferroiku RM3(BO3)4 (R = Y, M = Fe) w formie nanokryształów.
Uzyskanie wizualizacj ruchu frontu schnięcia w wielu różnorodnych ośrodkach
porowatych i opis kinetyki tego frontu.
Zastosowanie statystycznych metod opisu radiogramów neutronowych do opisu
procesu schnięcia.
Udane próby zastosowania obrazowania neutronowego w badaniach obiektów
archeologicznych.
Struktury krystaliczne i cząsteczkowe wybranych związków o potencjalnej
aktywności biologicznej i potencjalnym znaczeniu farmakologicznym.
Opis deformacji sieci krystalograficznej wywoływanej femtosekundowymi impulsami
laserów na wolnych elektronach.
Wykrycie interesujących zmian zachodzących w nasączonym deuterem palladzie pod
wpływem promieniowania gamma.
WEWNĘTRZNY OBSZAR WILGOTNY
W SCHNĄCYM PROSTOPADŁOSCIANIE
SYMPOZJUM
NCBJ
15.06.2012
13
ZAKŁAD TECHNOLOGII PLAZMOWYCH
I JONOWYCH FM2
LOKALIZACJA
14
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
ZAKŁAD TECHNOLOGII PLAZMOWYCH
I JONOWYCH FM2
STRUKTURA
ZTPiJ FM2
Plazma/Warstwy
P. Plazmowej Inżynierii Powierzchni
Impulsy/Implantacja
P. Oddziaływań Plazmowo-Jonowych z Materią
01.01.2013 19 pracowników (7 naukowych)
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
15
ZAKŁAD TECHNOLOGII PLAZMOWYCH I JONOWYCH
METODY TECHNOLOGICZNE
 Metoda Impulsowo Plazmowa – IPD –
Impulse Plasma Deposition
 Rozpylanie Magnetronowe – MS –
Magnetron Sputtering
 Rozpylanie Łukowe w wysokiej próżni UHV Arc-discharges
 Implantacja jonów -
MEVVA i jony gazów
 Plazmowa modyfikacja materiałów
działo plazmowe IBIS
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
16
Główne tematy prac w 2012
•
PLAZMOWO-JONOWA MODYFIKACJA MATERIAŁÓW
I PLAZMOWA INŻYNIERIA POWIERZCHNI
•
NAKŁADANIE I BADANIE CIENKICH WARSTW
METALICZNYCH NAKŁADANYCH METODĄ ŁUKOWĄ
• 37 publikacji
• 28 komunikatów konferencyjnych
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
ZAKŁAD TECHNOLOGII PLAZMOWYCH
I JONOWYCH FM2
RPI-IBIS
OGNISKO GORĄCEJ PLAZMY
2015-04-09 18
ZAKŁAD TECHNOLOGII PLAZMOWYCH I
JONOWYCH
PROJEKTY
Projekt badawczy N N507 474337 „Rola nanostruktury w kształtowaniu właściwości magnetycznych
wieloskładnikowych powłok metalicznych wytwarzanych metodami plazmowej inżynierii powierzchni ”, 2009-2013,
Kierownik projektu dr inż. KATARZYNA NOWAKOWSKA-LANGIER
Projekt badawczy promotorski N N507 221740 „Synteza warstw azotkowych w zmodyfikowanych warunkach
generacji plazmy metodą IPD”, 2010 -2013, Kierownik projektu prof. dr hab. inż. KRZYSZTOF ZDUNEK
Projekt badawczy N N507 589938 „Nowatorskie źródła plazmy impulsowej wykorzystywanej w inżynierii
powierzchni”, 2010 -2013, Kierownik projektu prof. dr hab. inż. KRZYSZTOF ZDUNEK
Projekt rozwojowy NR15 002 10 „Nowy, impulsowy proces plazmowej inżynierii powierzchni do zastosowań w
technologii przyrządów elektronicznych”, 2010-2013 Kierownik projektu prof. dr hab. inż. KRZYSZTOF ZDUNEK
Projekt EuCARD (European Coordination in Accelerator Research and Development) , Grant Agreement nr 227579
czas realizacji: 2009 – 2012; Kierownik projektu dr ROBERT NIETUBYĆ
Udział w Projekcie badawczym EURATOM, "Rozwój wybranych technik diagnostycznych (detektory Czerenkowa,
dielektryczne detektory śladowe i detektory neutronów z reakcji syntezy)
Udział w projekcie badawczym LIDER „ Nanowarstwowe czujniki światłowodowe do biodiagnostyki cieczy”
2011 -2013, Kierownik projektu dr inż. MATEUSZ ŚMIETANA
Projekt inwestycyjny MJWPU.420-921/10 „Wzmocnienie potencjału innowacyjnego ośrodka w Świerku w zakresie
rozwoju technologii wykorzystujących promieniowanie jonizujące” 2012 – 2014, Kierownik projektu dr Cezary
Pochrybniak
19
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
ZAKŁAD TECHNOLOGII PLAZMOWYCH I
JONOWYCH FM2
OSIĄGNIĘCIA
Zbadanie ewolucji i struktury warstwowej track’ów
tworzonych wysokoenergetycznymi jonami
20
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
LABORATORIUM BADAŃ MATERIAŁOWYCH
LBM
LOKALIZACJA
21
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
LABORATORIUM BADAŃ MATERIAŁOWYCH
LBM
STRUKTURA
LBM
Hot Cells
Korozja
Badania nieniszczące
Badania
mechaniczne
Własności
fizyczne
01.01.2013 18 pracowników (4 naukowych)
22
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
LABORATORIUM BADAŃ MATERIAŁOWYCH
LBM
WYPOSAŻENIE
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
23
Główne tematy prac w 2012
•
METODY DIAGNOZOWANIA MATERIAŁÓW PODDANYCH
DZIAŁANIU CZYNNIKÓW EKSPLOATACYJNYCH
•
SPUB – LABORATORIUM BADAŃ MATERIAŁÓW AKTYWNYCH
(KOMORY GORĄCE)
14 publikacji
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
LABORATORIUM BADAŃ MATERIAŁOWYCH
LBM
PROJEKTY
•
„Influence of irradiation effects on mechanical properties of austenitic stainless
steel on Accelerator Simulation and Theoretical Modelling of Radiation Effects
SMoRE” - Projekt koordynowany przez MAEA
•
Projekt międzynarodowy współfinansowany: Wpływ efektów napromienienia na
własności mechaniczne austenitycznych stali kwasoodpornych (Decyzja MNiSW Nr
422/W-IAEA/2009/0) - 01.01-31.03.2012r.
•
„Analiza możliwości i kryteriów udziału polskiego przemysłu w rozwoju energetyki
jądrowej” realizowane w ramach strategicznego projektu badawczego pt.:
Technologie wspomagające rozwój bezpiecznej energetyki jądrowej
•
„Badania i rozwój technologii dla kontrolowanej fuzji termojądrowej” realizowane w
ramach strategicznego projektu badawczego pt.: Technologie wspomagające
rozwój bezpiecznej energetyki jądrowej
25
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
LABORATORIUM BADAŃ MATERIAŁOWYCH
LBM
OSIĄGNIĘCIA
• Utrzymanie certyfikatów akredytacji laboratorium badawczego
nr AB 025 Polskiego Centrum Akredytacji oraz uznanie II.
stopnia UDT zgodnie z warunkami DT-L/95 Urzędu Dozoru
Technicznego nr LB-038/27
• Organizacja corocznego seminarium naukowo-technicznego
n.t.: „Badania materiałowe na potrzeby elektrowni i przemysłu
energetycznego”
26
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
PERSPEKTYWY I PRIORYTETY
DEPARTAMENTU FIZYKI
MATERIAŁÓW
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
27
PERSPEKTYWY I PRIORYTETY
DEPARTAMENTU FIZYKI MATERIAŁÓW
I. Udział w programie polskiej energetyki jądrowej
•
Priorytet na badania poświęcone materiałom konstrukcyjnym do
obecnych i przyszłych reaktorów jądrowych.
II. Modernizacja wyposażenia naukowego
•
Wykorzystanie wszystkich istniejących możliwości zakupu nowych
urządzeń badawczych.
III. Udział w krajowych i międzynarodowych projektach badawczych
•
Współpraca z placówkami krajowymi (ITME, WIM PW, ITC PW, IChTJ,
PŁ…) i zagranicznymi (CEA, CNRS, IAEA, …)
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
28
PERSPEKTYWY I PRIORYTETY
DEPARTAMENTU FIZYKI MATERIAŁÓW
I. Udział w programie polskiej energetyki jądrowej
•
Modernizacja LBM !!!!
•
Przygotowanie do udziału w TSO
•
Rozwój współpracy z ośrodkami krajowymi i zagranicznymi
•
Projekt współpracy z PGE EJ (PW, PG, AGH i NCBJ)
•
Intensyfikacja wewnętrznych kontaktów w NCBJ i projektów
„ponaddepartamentalnych”
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
29
PERSPEKTYWY I PRIORYTETY
DEPARTAMENTU FIZYKI MATERIAŁÓW
II. Modernizacja wyposażenia naukowego
•
•
Aktualny stan wyposażenia naukowego jest niewystarczający
Nowe wyposażenie:
•
•
•
mikroskop elektronowy ZEISS EVO (EDS)
układ do pomiarów nanomechanicznych NanoTest VANTAGE
(nanoindentacja (nanotwardość, moduł Younga), nanoscratch, nanowear,
nanofriction, AFM, pomiary do 700C i w kontrolowanych atmosferach).
Kolejne wyposażenie pojawi się w ramach projektu 4LAB
•
implantator MEVVA, nowy impulsowy akcelerator plazmowy
•
Planowany jest zakup zestawu do pomiarów nieniszczących metodą
prądów wirowych (2013)
•
Dalsze zakupy w ramach projektu PGE EJ (pomiary nieniszczące) i
projektu „wyszehradzkiego” V4G4
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
30
PERSPEKTYWY I PRIORYTETY
DEPARTAMENTU FIZYKI MATERIAŁÓW
W ramach projektu V4G4 planujemy 2 główne zadania:
1. Budowę wyspecjalizowanego laboratorium do badań materiałów do
zastosowań jądrowych i użyciem metod jądrowych w inżynierii
materiałowej
•
•
Akcelerator tandem 3 MV (RBS, RBS/C, HRRBS, NRA, PIXE, ERDA)
Mikroskop transmisyjny HRTEM
•
•
•
•
•
wyposażenie do preparatyki próbek: FIB, NanoMill, dimpler, PIPS
Mikroskop SEM z FIB, CL, EDS
Dyfraktometry Rtg (XRD, GXRD, HRXRD)
Spektrometr Ramana
Modernizacja LBM
•
modernizacja komór gorących, nowe wyposażenie do pomiarów
mechanicznych, pomiary nieniszczące, SEM i XRD w komorach gorących
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
31
PERSPEKTYWY I PRIORYTETY
DEPARTAMENTU FIZYKI MATERIAŁÓW
2. Rozbudowa i unowocześnienie bazy pomiarowej w reaktorze
MARIA
•
•
•
•
Dyfraktometr neutronowy 1 (polikryształy)
Dyfraktometr neutronowy 2 (monokryształy)
Układ do badań naprężeń wewnętrznych
Modernizacja układu tomografii neutronowej
•
•
Źródło zimnych neutronów
Nowa hala instrumentów
SANS
REFLEKTOMETR
SPIN ECHO
Źródło pozytonów
•
Łączna szacowana wartość projektu: 200 mln zł
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
32
PERSPEKTYWY I PRIORYTETY
DEPARTAMENTU FIZYKI MATERIAŁÓW
III. Udział w krajowych i międzynarodowych projektach badawczych
•
Współpraca z CEA Francja: udział w projekcie MINOS
•
•
•
•
Analiza struktur defektowych metodą dynamiki molekularnej
Rozwój metod ilościowej analizy defektów radiacyjnych
Badania własności mechanicznych materiałów defektowanych radiacyjnie
Współpraca w ramach grupy wyszehradzkiej V4G4
•
•
Wspólny projekt Polski, Węgier, Słowacji i Republiki Czeskiej poświęcony
rozwojowi reaktorów 4 generacji, głównie GFR
Polski udział: badania materiałów konstrukcyjnych dla energetyki jądrowej
•
Współpraca z IAEA
•
Współpraca krajowa: ITME, PW, IChTJ, PŁ, Projekt PGE EJ,
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
33
PERSPEKTYWY I PRIORYTETY
DEPARTAMENTU FIZYKI MATERIAŁÓW
PROJEKT V4G4
Badania i rozwój technologii reaktorów 4 generacji,
głównie GFR – Gas-cooled Fast Reactor
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
34
PERSPEKTYWY I PRIORYTETY
DEPARTAMENTU FIZYKI MATERIAŁÓW
PROJEKT V4G4
Material lab
Reaktor
Pętla helowa
Paliwo
CEA
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
35
PERSPEKTYWY I PRIORYTETY
DEPARTAMENTU FIZYKI MATERIAŁÓW
PROJEKT V4G4
 Synteza materiałów
 Naświetlanie
 Własności strukturalne
 Własności funkcjonalne
 Testy w komorach gorących
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
36
DEPARTAMENT FIZYKI MATERIAŁÓW
PODSUMOWANIE
Głównymi priorytetami DFM są obecnie:
•
•
•
•
•
inwestycje w nowe wyposażenie
utrzymanie posiadanych certyfikatów
rozwój programów działalności naukowej
odmłodzenie kadry
przygotowanie do uczestnictwa w programie
energetyki jądrowej
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
37
DEPARTAMENT FIZYKI MATERIAŁÓW
Dziękujemy za uwagę i zapraszamy do
współpracy !
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
38
PERSPEKTYWY I PRIORYTETY
DEPARTAMENTU FIZYKI MATERIAŁÓW
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
39
ZAKŁAD TECHNOLOGII PLAZMOWYCH
I JONOWYCH
IPD i MS - WYPOSAŻENIE
IPD I ROZPYLANIE MAGNETRONOWE
40
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
ZAKŁAD TECHNOLOGII PLAZMOWYCH I
JONOWYCH
Plazmowa modyfikacja materiałów
- WYPOSAŻENIE
SYMPOZJUM
IMPLANTATORY; DZIAŁO
PLAZMOWE
IBIS
NCBJ 2013
41
PERSPEKTYWY I PRIORYTETY
DEPARTAMENTU FIZYKI MATERIAŁÓW
PROJEKT V4G4
SYMPOZJUM
http://www.gen-4.org/Technology/systems/gfr.htm
NCBJ
2013
42
TWORZENIE
DEFEKTÓW
LE: 100 keV
HE: 100 MeV
MATERIAŁ
JĄDROWY
Źródła defektów:
produkty rozszczepienia
cząstki a
atomy wybite
ANALIZA
Struktura
Poziom defektów
Typ defektów
Własności
funkcjonalne
PRÓBKI
NIEAKTYWNE
DOMIESZKOWANIE
Stabilne analogi
Domieszki aktywne
Retencja:
Aktynidy, FPs, hel
Uwalnianie
Aktynidy, FPs, hel
PRÓBKI
AKTYWNE
SYMPOZJUM
NCBJ
2013
43
PERSPEKTYWY I PRIORYTETY
DEPARTAMENTU FIZYKI MATERIAŁÓW
Skaningowy mikroskop elektronowy
Zeiss Evo z EDS
SYMPOZJUM
Dwa zestawy do pomiarów
nanomechanicznych NanoTest
Vantage
NCBJ
2013
44