Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Приглашенный ученый Крашенинников Сергей Игоревич США
Номер договора
14.Y26.31.0008
Период реализации проекта
2014-2018
Заведующий лабораторией

По данным на 30.01.2020

40
Количество специалистов
155
научных публикаций
8
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Сотрудники лаборатории занимаются решением актуальных вопросов взаимодействия плазмы с поверхностью как фундаментального, так и прикладного характера, а также разработкой новых плазменных технологий, основанных на взаимодействии плазмы с поверхностью.

Название проекта: Взаимодействие плазмы с поверхностью и плазменные технологии

Приоритет СНТР: б


Цели и задачи

Направления исследований: Исследование взаимодействия плазмы с материалами термоядерных реакторов и применение плазмы для технологических целей

Цель проекта:

  • Экспериментальное, теоретическое и численное исследование наиболее актуальных и важных проблем взаимодействия плазмы с поверхностью в термоядерных установках
  • Создание лаборатории, оснащенной современным оборудованием, объединяющей науку, обучение, исследование и разработку технологий
  • Разработка плазменных технологий для промышленного применения


Практическое значение исследования

Научные результаты:

  • Выполнены экспериментальные исследования распыления и переосаждения материала стенки, а также захвата дейтерия перепыленными слоями, в том числе в теневых областях в токамаке JET.
  • Выполнены экспериментальные исследования взаимодействия водорода с радиационными дефектами в вольфраме методами термодесорбционной спектроскопии, ядерных реакций и резерфордовского рассеяния.
  • Исследованы особенности захвата и освобождения дейтерия при высоких импульсных потоках плазмы.
  • Выполнены экспериментальные исследования по соосаждению дейтерия и лития в виде пленок при распылении литиевых капиллярно-пористых структур в дейтериевой плазме.
  • Выполнен цикл экспериментов и численных расчетов по исследованию обратного газовыделения и термодесорбции дейтерия под воздействием низкоэнергетичных ионов дейтерия.
  • Выполнены теоретические исследования для объяснения эффекта аномального выхода водорода после срыва в токамаках.
  • Выполнены теоретические исследования переноса в периферийной плазме в токамаке.
  • Выполнены теоретические исследования влияния рециклинга газа на стенках камеры токамака газа на реконструкцию пьедестала плазмы после краевых локализованных неустойчивостей в токамаках.
  • Выполнены работы по развитию компьютерного кода ERO для расчета транспорта частиц после их распыления со стенок в плазменных установках.
  • Выполнен цикл исследований по численному моделированию термодесорбционных спектров дейтерия и гелия после ионного и плазменного внедрения в твердое тело.
  • Выполнены расчеты особенностей соосаждения дейтерия и углерода на вольфраме и удержания дейтерия в соосаждаемых пленках.
  • Выполнено численное моделирование особенностей накопления водорода в диверторе ИТЭР в присутствии радиационных дефектов и градиента температуры.
  • Выполнено теоретическое изучение поперечного транспорта плазмы в режиме отрыва.
  • Выполнено моделирование взаимодействия азота с вольфрамом методом молекулярной динамики.
  • В рамках теории функционала плотности выполнены расчеты диффузии водорода, взаимодействия водорода с дефектами и устойчивости радиационных дефектов в присутствии водорода и гелия в вольфраме.
  • Выполнены работы по изучению магнетронного разряда в парах металла и исследованы особенности покрытий, наносимых в таком разряде, в сравнении с покрытиями, наносимыми в классическом газовом магнетронном разряде.
  • Исследованы особенности импульсно-периодического разряда в трубках в аномальном тлеющем разряде.
  • Выполнены экспериментальные исследования по десорбции азота из сталей после плазменного азотирования.
  • Выполнены экспериментальные исследования перераспределения легирующих элементов в сталях и титановых сплавах после высокотемпературного плазменного азотирования.
  • Разработаны технологии плазменного упрочнения сталей и титановых сплавов.
  • Разработаны технологии создания пористой поверхности титановых зубных имплантов.
  • Проведено исследование содержания ионов и возбужденных атомов азота в смесях азота с водородом, гелием и аргоном применительно к технологии плазменного азотирования.
  • Разработана технология объемной модификации свойств поверхности пористых материалов применительно к повышению смачиваемости и емкости угольных электродов суперконденсаторов.
  • Исследованы разряды в трубках, стимулированных коаксиальным электронным пучком.
  • Разработана технология нанесения прозрачных и устойчивых к истиранию олеофобных покрытий для защиты поверхности энергоэффективных стекол от механических повреждений и масляных загрязнений.
  • Создан комплекс для комбинированной диагностики технологической плазмы с помощью оптической спектроскопии, масс-спектрометрии и методов газового анализа.
  • Создана высокочастотная плазменная установка для обработки поверхности методами распыления, импульсного ионного внедрения при погружении в плазму и азотирования.
  • Создана экспериментальная установка с тремя пучками (масс-сепарированные пучки ионов D, ионов He и пучка нейтралов D).
  • Создана установка для нанесения покрытий методом магнетронного распыления с одновременным ассистированием ионами, электронами, а также ВЧ-плазмой.
  • Создана установка с аномальным тлеющим разрядом для исследования плазменного азотирования сталей и сплавов.
  • Модернизирован сверхвысоковакуумный термодесорбционный стенд.
  • Создана лаборатория пробоподготовки образцов для исследований после технологической обработки в плазме.
  • Создана металлографическая лаборатория для исследований свойств поверхности после нанесения покрытий, азотирования и модификации поверхности, включающая методы оптической микроскопии, электронной микроскопии, измерения твердости и скретч-тестов.

Образование и переподготовка кадров:

  • Проведены 5 международных конференций: VIII-XXI конференции «Взаимодействие плазмы с поверхностью» (2015-18 гг.), в которых приняли участие около 300 иностранных ученых и 23 Международная конференция Взаимодействие ионов с поверхностью (ВИП-2017, в которой приняли участие около 200 российских и иностранных ученых.
  • Проведены 4 международные научные школы: I-IV International Summer School on the Physics of Plasma-Surface Interactionв (2014, 2016-18 гг.), в которых приняли участие около 250 российских и иностранных ученых.
  • Проведен 1 симпозиум в 2017 г. 5th International Symposium on Liquid Metals Applications for Fusion (ISLA-2017), в котором приняли участие около 80 российских и иностранных ученых.
  • Защиты: 1 докторская диссертация, 9 кандидатских диссертаций, 8 выпускных квалификационных работ магистра, 6 выпускных квалификационных работ бакалавра, 11 дипломных работ специалиста.
  • Разработаны и внедрены в образовательный процесс 5 курсов. В рамках бакалавриата: Физический семинар на английском языке (автор Писарев А.А.), Атомные столкновения на поверхности (автор Гаспарян Ю.М.), Основы программирования на С++ для решения физических задач (автор Маренков Е.Д.), Математическое моделирование плазменных процессов (автор Маренков Е.Д.). В рамках магистратуры: Специальные главы физики плазмы (автор Степаненко А.А.)

Сотрудничество:

  • Европейская программа Erasmus Mundus: стажировки студентов и аспирантов по программе термоядерных исследований в университетах Европы
  • Институт физики Общества Макса Планка (Германия): проведение цикла исследований по изучению взаимодействия водорода с дефектами структуры вольфрама и стали и по изучению накопления водорода в различных областях токамака JET
  • RUBIG Gmbh (Австрия): совместные исследования плазменной химико-термической обработки сталей и сплавов
  • Institute of Surface Modification (Германия): совместные исследования нанесения сложных оксинитридных покрытий
  • Joint European Torus (Великобритания): совместное проведение цикла исследований по переносу примесей в пристеночной области токамака и иммобилизации водорода в конструкции токамака
  • Калифорнийский университет в Сан-Диего (США): совместное проведение цикла исследований по поведению водорода в материалах термоядерных реакторов, переносу частиц в периферийной плазме, влиянию рециклинга топлива на плазму
  • Университет Иллинойса (США): совместное проведение цикла исследований по смачиваемости металлических подложек жидким литием и поведению жидкометаллических капиллярно-пористых структур под воздействием плазмы
  • Нагойский университет (Япония): совместные исследования условий формирования и свойств нитевидных образований в виде пуха на поверхности вольфрама при облучении ионами гелия и гелиевой плазмой
  • Институт ядерной физики Республики Казахстан (Казахстан): совместные исследования взаимодействия плазмы с поверхностью, совместные работы для казахстанского материаловедческого токамака КТМ
  • Троицкий институт инновационных исследований (Россия): совместные исследования взаимодействия плазмы с поверхностью в термоядерных установках, совместные исследования модификации поверхности в плазме тлеющего и высокочастотного разряда
  • Институт физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН (Россия): совместные исследования по разработке технологии обработки пористых материалов в плазме
  • ООО «Пилкингтон Гласс» (Россия): разработана технология нанесения прозрачных, износостойких олеофобных покрытий на энергоэффективные стекла
  • Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А. А. Бочвара (Россия): совместное исследование поведения дейтерия в бериллии после облучения плазмой
Скрыть Показать полностью
Krasheninnikov S.I.
On stochastic heating of electrons by intense laser radiation in the presence of electrostatic potential well. Physics of Plasmas V.21. 104510 (2014) doi: 10.1063/1.4898310
Gasparyan Yu.M., Ogorodnikova O.V., Efimov V.S., Mednikov A., Marenkov E.D., Pisarev A.A., Markelj S., Čadež I.
Thermal desorption from self-damage tungsten exposed to deuterium atoms. Journal of Nuclear Materials V. 463. 1013-1016 (2015) doi: 10.1016/j.jnucmat.2014.11.022
Bernt D., Ponomarenko V., Pisarev A.
Durability of transparent oleophobic coatings deposited by magnetron PVD. Surface & Coatings Technology. V.330. 211-218 (2017) doi: 10.1016/j.surfcoat.2017.10.014
Krasheninnikov S.I., Kukushkin A.S., Lee W., Phsenov A.A., Smirnov R.D., Smolyakov A.I., Stepanenko A.A. and Zhang Y.
Edge and divertor plasma: detachment, stability, and plasma-wall interactions. Nuclear Fusion. V.57 (10). 102010 (2017) doi:10.1088/1741-4326/aa6d25
Pshenov A. A., Kukushkin A. S. and Krasheninnikov S. I.
On detachment asymmetry and stability. Physics of Plasmas V.24. 072508 (2017) doi: 10.1063/1.4991402
Фотоальбомы
Вторник , 03.12.2019
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Современная гидродинамика

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау Российской академии наук

Физика

Черноголовка

Фалькович Григорий Евсеевич

Израиль, Россия

2019-2021

Лаборатория химической физики f-элементов

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова"

Физика

Москва

Квашнина Кристина Олеговна

Франция, Россия

2019-2021

Лаборатория анализа данных физики высоких энергий

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет»

Физика

Томск

Цыбышев Дмитрий Евгеньевич

Россия

2018-2020