Пошук академічних текстів

Реєстраційний номер

0220U102218, 0116U005362 , Науково-дослідна робота

Назва роботи

Розвиток наукових основ використання структурно складних функціональних матеріалів і середовищ у альтернативній енергетиці та ресурсозбереженні

Керівник роботи

Ткаченко Віктор Іванович, Доктор фізико-математичних наук

Дата реєстрації

11-03-2020

Організація виконавець

Національний науковий центр "Харківський фізико-технічний інститут" Національної академії наук України

Опис

Метою НДР є отримання нових теоретичних й експериментальних результатів з фундаментального фізичного обґрунтування екологічно чистих, енергоефективних і ресурсозаощаджуючих методів одержання структурно-складних функціональних матеріалів альтернативної енергетики, прогнозування й оптимізації їх властивостей та радіаційної стійкості та їх залучення до інноваційних технологій енерго- та ресурсозбереження. Методами багатомасштабного комп’ютерного моделювання досліджені окислення, корозія і радіаційна формозміна ядерних графітів для високотемпературних реакторів IV покоління. Знайдений вплив газодинаміки окислювача на швидкість окислення ядерних графітів під електронним опроміненням. Побудована нова фрактальна модель пористих ядерних графітів різних марок, яка дозволила моделювати кінетику їх окислення й корозії методом кінетичного Монте-Карло. Експериментальні дані з розмірних змін ядерних графітів під реакторним опроміненням феноменологічно описані новою кінетичною моделлю із застосуванням підходу теорії фазових перетворень у віртуальних середовищах. Досліджені дисипативні й селективні властивості ВЧ-структури терагерцового гіротрона для біофізики і медицини і надані рекомендації з оптимізації конструкції резонатору шляхом поздовжнього гофрування, застосування керамічних покрить та функціональних метаматеріалів. Теоретично розглянуті перспективи застосувань високоспінових магнетиків зі спіном 1 і 3/2 і на базі гамільтонова підходу наданий опис фазових станів рівноваги й нерівноважних процесів щодо рівнянь їх динаміки, спектрів колективних збуджень і явищ релаксації. Методами рентгеноструктурного аналізу й електронної мікроскопії високого розділення вперше доведено, що у термовакуумній установці шляхом об’єднання процесу вакуумування і швидкісного термічного нагрівання є можливим одержання нанодисперсного вуглецю (нанографіту) зі зміненим структурним станом, покращеною дисперсністю та наявністю багатошарових нанотрубок і фулерено-подібних утворень розмірами у 10-40 нм.

Опис продукції

До аналізу пріоритетних експериментальних даних ННЦ ХФТІ застосований метод багатомасштабного комп’ютерного моделювання з використанням оригінальних й вільно розповсюджуваних програмних засобів. Побудована комп’ютерна модель камери окислення зразків ядерних графітів під електронним опроміненням на прискорювачі ELIAS і знайдений вплив газодинаміки окислювача на швидкість окислення. Запропонована й імплементована нова фрактальна модель пористих ядерних графітів, яка дозволила моделювати кінетику їх окислення й корозії методом кінетичного Монте-Карло. Експериментальні дані з розмірних змін ядерного графіту під реакторним опроміненням з успіхом описані новою кінетичною моделлю на основі підходу теорії фазових перетворень у віртуальних середовищах. Результати пояснюють спостережені емпіричні закономірності, складуть внесок до бази знань МАГАТЕ з властивостей опромінених ядерних графітів та застосовуються у плануванні подальших імітаційних опромінень на прискорювачах ННЦ ХФТІ. Резервом підвищення ККД і селективних властивостей конкуруючих мод перспективних для застосувань у біофізиці й медичній діагностиці джерел субміліметрового НВЧ-випромінювання — терагерцових гіротронів — є використання у конструкціях їх резонаторів інноваційних функціональних матеріалів. Шляхом числового моделювання досліджені селективні властивості гофрованої ВЧ-структури гіротрона на другій гармоніці циклотронної частоти і вперше показано, що омічні втрати потужності для мод в гофрованому хвилеводі подібні до таких у циліндричних металевих хвилеводах з діелектричним керамічним покриттям. Знайдено, що інноваційні покриття, зроблені з метаматеріалів з меншою за одиницю діелектричною проникністю, здатні бути використані до омічної селекції мод і зменшення втрат потужності на стінці резонатору.

Автори роботи