nguphysСибирский физический журналSIBERIAN JOURNAL OF PHYSICS2541-9447Новосибирский государственный университет10.25205/2541-9447-2024-19-2-57-62nguphys-320Research ArticleФИЗИКА ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ, УСКОРИТЕЛЕЙ И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫHIGH-ENERGY AND ACCELERATOR PHYSICS, PHYSICS OF HIGH-TEMPERATURE PLASMAПроект установки для одновременного облучения двумя пучками ионов на базе ускорителя ТИПр для имитации нейтронного воздействияDesign of a Facility for Simultaneous Irradiation with Two Ion Beams based on the HIPR Accelerator for Simulations Neutron InfluenceФединП. А.FedinP. А.

Федин Петр Алексеевич, младший научный сотрудник

Москва

Petr A. Fedin, Junior Researcher

Moscow

ПрянишниковК. Е.PrianishnikovK. E.

Прянишников Кирилл Евгеньевич, младший научный сотрудник

Москва

Kirill E. Prianishnikov, Junior Researcher

Moscow

ЗиятдиноваА. В.ZiiatdinovaA. V.

Зиятдинова Альбина Валерьевна, младший научный сотрудник

Москва

Albina V. Ziiatdinova, Junior Researcher

Moscow

КозловА. В.KozlovA. V.

Козлов Александр Владимирович, главный инженер линейных ускорителей

Москва

Alexander V. Kozlov, Chief Linear Accelerator Engineer

Moscow

СемячкинВ. К.SemyachkinV. K.

Семячкин Вячеслав Кириллович, ведущий конструктор

Москва

Vyacheslav K. Semyachkin, Lead Designer 

Moscow

КуйбидаР. П.KuibedaR. P.

Куйбида Ростислав Петрович, ведущий инженер-физик

Москва

Rostislav P. Kuibeda, Leading Engineer-Physicist

Moscow

КулевойТ. В.KulevoyT. V.

Кулевой Тимур Вячеславович, доктор технических наук

Москва

Timur V. Kulevoy, Doctor Of Technical Sciences

Moscow

НИЦ «Курчатовский институт»РоссияNRC “Kurchatov Institute”Russian Federation2024180720241925762Copyright © Федин П.А., Прянишников К.Е., Зиятдинова А.В., Козлов А.В., Семячкин В.К., Куйбида Р.П., Кулевой Т.В., 20242024Федин П.А., Прянишников К.Е., Зиятдинова А.В., Козлов А.В., Семячкин В.К., Куйбида Р.П., Кулевой Т.В.Fedin P.А., Prianishnikov K.E., Ziiatdinova A.V., Kozlov A.V., Semyachkin V.K., Kuibeda R.P., Kulevoy T.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://nguphys.elpub.ru/jour/article/view/320

Ионный ускоритель – это многофункциональный инструмент, который, в том числе, может быть использован для моделирования эффектов нейтронного облучения в реакторных материалах. Под действием нейтронов в конструкционных материалах ядерных установок возникают дефекты кристаллической решетки и происходит накопление продуктов трансмутации (гелия и водорода) в структуре материала. В Курчатовском комплексе теоретической и экспериментальной физики (ККТЭФ) ускоритель тяжелых ионов ТИПр (тяжелоионный прототип) используется для моделирования радиационных повреждений в сталях и сплавах с помощью пучка ионов Fe2+ 5,6 МэВ. Для одновременной имплантации гелия (или водорода) в область дефектов на установке ТИПр проектируется второй канал, обеспечивающий пучок ионов гелия с энергией до 300 кэВ. В статье представлено описание проектируемой установки.

Ion accelerator facility is a powerful tool to simulate neutron irradiation effects in reactor materials. Defects in the crystal lattice arise and the accumulation of transmutation products (helium and hydrogen) occurs in the structure of the material under the action of neutrons in the structural materials of nuclear installations. At Kurchatov Complex for Theoretical and Experimental Physics the heavy ion accelerator HIPr (heavy ion prototype) is used to simulate radiation damage in steels and alloys using a 5.6 MeV Fe2+ ion beam. The second beam line is designed at the HIPr facility to simultaneously implant helium (or hydrogen) into the region of defects. The second beam line provides a beam of helium ions with energy up to 300 keV. The report presents a description of second beam line design and a status of construction the second beam line.

ионное облучениемоделирование радиационных поврежденийтяжелые ионыIon irradiationradiation damage simulationsheavy ionsСтатья подготовлена по материалам конференции Russian Particle Accelerator Conference (RuPAC'23), Budker INP, 11–15 September 2023.Work was performed using equipment of the KAMICS Center for Collective Use (http://kamiks.itep.ru/) of the National Research Centre “Kurchatov Institute”.ReferencesWas G. S., Averback R. S. Radiation Damage Using Ion Beams // Comprehensive Nuclear Materials. 2012. Vol. 1–5. P. 195–221.Was G. S., Averback R. S. Radiation Damage Using Ion Beams // Comprehensive Nuclear Materials. 2012. Vol. 1–5. P. 195–221.Fedin P. A. et al. Simulation Experiments at the Heavy Ion Accelerator HIPr // Physics of Atomic Nuclei. 2022. № 85, Suppl. 2. P. S50–S54.Fedin P. A. et al. Simulation Experiments at the Heavy Ion Accelerator HIPr // Physics of Atomic Nuclei. 2022. № 85, Suppl. 2. P. S50–S54.Knaster J., Moeslang A., Muroga T. Materials research for fusion // Nature Phys. 2016. № 12. P. 424–434.Knaster J., Moeslang A., Muroga T. Materials research for fusion // Nature Phys. 2016. № 12. P. 424–434.Ziegler J., Ziegler M., Biersak J. SRIM – The stopping and range of ions in matter // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res., Sect. B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 2010. № 268. P. 1818–1823.Ziegler J., Ziegler M., Biersak J. SRIM – The stopping and range of ions in matter // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res., Sect. B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 2010. № 268. P. 1818–1823.Stoller R., Toloczko M., Was G., Certain A., Dwaraknath S., Garner F. On the use of SRIM for computing radiation damage exposure // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res., Sect. B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 2013. № 310. P. 75–80.Stoller R., Toloczko M., Was G., Certain A., Dwaraknath S., Garner F. On the use of SRIM for computing radiation damage exposure // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res., Sect. B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 2013. № 310. P. 75–80.Zinkle S., Snead L. Opportunities and limitations for ion beams in radiation effects studies: Bridging critical gaps between charged particle and neutron irradiations // Scripta Materialia. 2018. № 143. P. 154–160.Zinkle S., Snead L. Opportunities and limitations for ion beams in radiation effects studies: Bridging critical gaps between charged particle and neutron irradiations // Scripta Materialia. 2018. № 143. P. 154–160.Fedin P. A. et al. Requirements for the dual Fe + H/He beam at the accelerator HIPr for simulation of neutron influence on nuclear reactor materials // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. № 1686. P. 01207.Fedin P. A. et al. Requirements for the dual Fe + H/He beam at the accelerator HIPr for simulation of neutron influence on nuclear reactor materials // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. № 1686. P. 01207.Pryanishnikov K. E. et al. Target chamber for simulation experiments // Physics of Atomic Nuclei. 2022. № 85. P. 1894–1898.Pryanishnikov K. E. et al. Target chamber for simulation experiments // Physics of Atomic Nuclei. 2022. № 85. P. 1894–1898.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.