IP-телефоны М И Ф И (кафедра 70)
М И Ф И НАШИ КООРДИНАТЫ

Импульсный ЯМР (ядерный магнитный резонанс)

Ответственный исполнитель: к.ф.-м.н., доцент И.П.Сипайло
С нами сотрудничает: н.с. каф. №18, А.Н.Аблеев
Состав научной группы: В.Ким

Группа была образована на базе технической задачи измерения и контроля влажности в технологических процессах производства и хранения ядерного топлива (диоксида урана). В атомной промышленности достаточно остро стоит задача определения влажности исходного топливного материала - диоксида урана. Т.к. водород является прекрасным замедлителем нейтронов, повышенная влажность топлива содержит в себе опасность спонтанного возникновения ценой реакции ядерного распада в хранящемся топливе.
На данный момент, в ядерной промышленности для контроля влажности ядерного топлива используется нейтронный метод, который при всех своих положительных качествах, обладает рядом существенных недостатоков.
• Необходимость использования и обслуживания нейтронного источника, и связанные с этим проблемы защиты персонала и окружающей среды от радиационной опасности.
• Большие габариты установки.
• Высокая стоимость измерений.
Т.к. в процессе производства ядерного топлива, желателен контроль влажности на различных стадиях подготовки ядерного топлива, то существует потребность в быстром, точном и дешевом методе измерения влажности, в дополнение к нейтронному методу.
Хорошим альтернативным методом измерения содержания водорода является использование ядерного магнитного резонанса (ЯМР), который, в отличие от известных методов (кондуктометрический, диэлькометрический, СВЧ), позволяет прямо определять концентрацию ядер водорода независимо от их химического и физического состояния.
При этом, ЯМР - спектрометр, отличается относительно компактными размерами, простотой использования и экспрессностью, и может быть использован для сплошного контроля на многих участках технологического цикла.
В дополнении к этому, метод ЯМР метод предоставляет спектрографическую информацию, на основе которой можно получить информацию о том, в каких химических состояниях находятся водород, что дает важную информацию для выбора способа обезвоживания или очистки исходного вещества.

Установка
За время существования научной группы удалось создать действующую модель импульсного ЯМР спектрометра, работающего на ядрах водорода (фтора), с частотой 20МГц и размерах пробы 14х25мм). На данном устройстве проведена серия измерений на модельных веществах (не радиоактивных), достигнутая нами чувствительность (на данный момент, чувствительность установки позволяет регистрировать влажность порядка 0.25%) и хорошая линейная зависимость сигнала ЯМР от влажности в диапазоне (0-20%) дают основания для разработки ЯМР влагомера, не уступающему по метрологическим характеристикам нейтронному методу.
Электронная система установки собранна на современной электронной базе и работает под управлением IBM-совместимого компьютера с помощью специально разработанного членами нашей группы программного обеспечения.

Техническая база и перспективы развития лаборатории.
Работа научной группы никак не замыкается на разработке промышленного устройства для атомной промышленности. В перспективе лаборатория будет превращена в проблемную лабораторию по исследованию магнитных явлений в конденсированных веществах. В настоящее время ведется активная работа по созданию на базе нашей лаборатории серьезной технической базы, позволяющей заниматься широким спектром магнитных явлений. В частности, в пределах лаборатории уже установлено три сильноточных электромагнита, один из которых задействован в установке импульсного ЯМР. В ближайшее время, мы надеемся разместить в пределах лаборатории постоянный магнит с высокой напряженностью и однородностью поля, для создания на его базе компактного спектрометра высокого разрешения для научных и исследовательских целей.

Перспективы для студентов и будущих ученых.
Наша лаборатория располагает широким спектром возможностей для студентов и будущих ученых. Вы сможете работать как с уже существующей установкой, так и создавать свою и вести собственную научную работу в рамках технической базы лаборатории и направления работы научной группы. В нашей лаборатории вам придется как паять от простых повторителей до сложных схем на современной элементной базе, как программировать от системных модулей взаимодействия с внешней электронной аппаратурой до систем анализа и обработки данных, так и самостоятельно подготавливать и проводить эксперименты, обрабатывать, анализировать и интерпретировать полученные данные.

Научная группа
Группа работатет под управлением опытных преподавателей каф. 25 и ведущих специалистов в области физики твердого тела - к.т.н. Владимира Петровича Гладкова и к.ф.-м.н. Игоря Петровича Сипайло. Научные руководители принимают активное участие в работе научной группы, обсуждении результатов и оказвают необходимую помощь в научной работе.

Что касается электроники - неотъемлемой составляющей любой экспериментальной работы, то, как известно, любое современное высокотехнологическое устройство, а тем более научная установка не мыслима без применения современных электронных цифровых и аналоговых компонентов. Благодаря помощи н.с. каф. 18 Аблеева Александра Наримановича - крупного специалиста в области электроники и современных электронных компонентах, и нашей группе удалось приобщится к миру высоких технологий и создать высокочувствительную установку, работающей под полным управлением от стандартного IBM-совместимого компьютера.

WEB-МАСТЕРУ