Разработка и применение радиоизотопных источников для анализа функционально-градиентных материалов водородной и ядерной энергетики

Разработка научных основ передовых технологий производства функциональных и конструкционных материалов водородной и ядерной энергетики с требуемыми характеристиками, способными к эксплуатации в агрессивных условиях, является актуальной проблемой современного материаловедения. Известно, что термическое и водородное воздействие является одним из существенных факторов, ограничивающих ресурс работы многих материалов, работающих в водородосодержащих средах. Несмотря на долгую историю проблемы, задачи повышения водородной стойкости, по-прежнему остаются актуальными. Одним из перспективных направлений в разработке материалов, устойчивых к водородным повреждениям, с улучшенными физико-механическими свойствами, является создание функционально-градиентных материалов (ФГМ). Перспективными методами анализа дефектной структуры функционально-градиентных материалов при накоплении водорода, позволяющие исследовать механизмы и осуществлять контроль динамики возникновения, превращения и исчезновения дефектов различной размерности (от точечных до протяженных) в широком диапазоне концентраций, являются методы позитронной аннигиляционной спектроскопии (ПАС). Исследование временного распределения аннигиляции позитронов (ВРАП) позволяет установить тип и размер дефектов, а также определять их концентрацию, в то время как спектроскопия доплеровского уширения аннигиляционной линии (ДУАЛ) позволяет наблюдать фазовые превращения и анализировать химическое окружение в месте аннигиляции. При этом актуальным направлением является исследование эволюции дефектной структуры ФГМ непосредственно в процессе термического и/или водородного воздействия, так как при проведении in-situ ПАС становится возможным выявить закономерности и установить механизмы влияния состава материала и условий эксплуатации на изменение его структуры и свойств. Однако традиционными методами ПАС это сделать невозможно, так как в этом случае источник позитронов будет также подвергаться термическому и водородному воздействию, что в случае с источниками на основе традиционных изотопов (44Ti или 22Na) приведет к их разрушению и последующему радиационному загрязнению. В этой связи необходимо разрабатывать методики получения радиоизотопных источников, способных применятся при термическом и водородном воздействии. А также разработать методики и рекомендации применения радиоизотопных источников для выявления особенностей изменения дефектной структуры материалов при их термическом и водородном воздействии. Получение радиоизотопных источников для позитронной аннигиляционной спектроскопии возможно путем облучения меди тепловыми нейтронами на исследовательском ядерном реакторе ИРТ-Т Томского политехнического университета. Оптимизация условий облучения и применения источника позитронов на основе изотопа меди для in-situ изучения механизмов эволюции дефектной структуры функционально-градиентных материалов водородной и ядерной энергетики при термическом и водородном воздействии является новой и актуальной задачей современного материаловедения.