Исследования

РФЯЦ-ВНИИЭФ имеет мощную вычислительную, экспериментальную и производственную базу и представляет собой систему тесно взаимодействующих институтов: теоретической и математической физики, экспериментальной газодинамики и физики взрыва, ядерной и радиационной физики, лазерно-физических исследований. В его состав также входят научно-технический центр физики высоких плотностей энергии и направленных потоков излучений, электрофизическое отделение, конструкторские бюро, производственно-технологический и конверсионный комплексы.
Такая структура позволяет наряду с основной деятельностью по усовершенствованию и поддержанию ядерно-оружейного потенциала нашей Родины успешно решать фундаментальные научные и народнохозяйственные задачи.
Основные направления деятельности ВНИИЭФ:

  • физика высоких плотностей энергии;
  • расчетно-теоретическое моделирование и информационные технологии;
  • технология мощных лазеров и физика лазеров;
  • инерциальный термоядерный синтез;
  • газодинамика и физика взрыва;
  • ядерная и радиационная физика;
  • высоковольтная техника;
  • разработка и внедрение современных средств учета и контроля делящихся материалов;
  • новые технологии и создание перспективных материалов;
  • охрана окружающей среды, экологический мониторинг;
  • безопасность атомной энергетики;
  • неядерные вооружения;
  • разработка различных приборов и оборудования для гражданских секторов экономики.

Задача смешения неизотермических потоков теплоносителя реактора
В РФЯЦ-ВНИИЭФ на протяжении всей истории его становления и развития существенное внимание уделялось разработке и совершенствованию методов расчетно-теоретического анализа работы ядерного и термоядерного оружия. В настоящее время, характеризующееся стремительным прогрессом вычислительной техники, с одной стороны, и бурным развитием методов математического моделирования, т.е. методов проведения численного эксперимента, с другой стороны, ученые и специалисты в различных областях знаний смогли приступить к решению задач, которые не поддавались ранее полномасштабному компьютерному моделированию и требовали обязательного экспериментального исследования. 
Разработка расчетно-теоретических методов моделирования ведется в Институте теоретической и математической физики РФЯЦ-ВНИИЭФ (ИТМФ). 
Основная задача ИТМФ - разработка на базе усовершенствованных физико-математических моделей новых математических методик и программ в интересах проектирования, обеспечения безопасности и надежности эксплуатации боевого оснащения ядерного оружейного комплекса в условиях запрета на проведение натурных испытаний. Специалистами института разработан целый ряд численных методов решения задач, созданы уникальные комплексы программ для расчетов на ЭВМ, банки данных и библиотеки параметров, содержащие самую разнообразную информацию о свойствах веществ, отработаны новые технологии проведения расчетно-теоретических работ по основным направлениям деятельности РФЯЦ-ВНИИЭФ.
Серьезные успехи достигнуты специалистами института в следующих областях:

  • моделирование на ЭВМ многомерных задач физики ядерного взрыва, лазерной физики в полной замкнутой постановке с одновременным учетом всех основных физических процессов;
  • исследование характеристик турбулентности;
  • разработка многопроцессорных вычислительных систем и современных вычислительных сетей;
  • разработка эффективных методов распараллеливания, что ускорило расчеты наиболее сложных классов многомерных нестационарных задач на два порядка и более;
  • разработка методов математического моделирования процессов переноса теплового излучения, горения и детонации ВВ, гидродинамической неустойчивости и ряда других с использованием качественно более полных и точных физико-математических моделей.

Баллистическая ударная труба БУТ-76 для исследования динамической прочности материалов
В Институте экспериментальной газодинамики и физики взрыва РФЯЦ-ВНИИЭФ (ИФВ) проводятся исследования и экспериментальные работы, приобретающие сегодня все большее значение. Это, прежде всего, исследования свойств веществ при высоких и сверхвысоких давлениях, динамики и прочности материалов и конструкций при импульсных нагрузках, детонации и горения взрывчатых составов, исследования в области ударных волн и нестационарных, неустойчивых динамических течений. ИФВ имеет мощную современную базу методик диагностики быстропротекающих процессов. Специалистами института разработан ряд новых лабораторных методов экспериментального исследования гидродинамических процессов. К ним относятся: метод тонкопленочных газовых моделей в сочетании с ударными трубами разного типа, метод моделирования нестационарных гидродинамических течений при помощи студней, метод жидких слоев. Некоторые методы внедрены в практику исследований ряда лабораторий США, Франции, Великобритании.
Институт имеет рентгенографический комплекс, созданный на базе бетатронов и установок с мягким спектром излучения, собственной разработки РФЯЦ-ВНИИЭФ. Комплекс позволяет проводить двухракурсную и многокадровую рентгеносъемку при исследовании состояния веществ и конструкций при взрывном нагружении. В результате исследований разработаны широкодиапазонные уравнения состояния конденсированных веществ и газов (до 100 Мбар), широкодиапазонные модели сдвиговой и откольной прочности ряда важнейших конструкционных материалов. Исследования в области физики и химии мощных взрывчатых веществ позволили создать взрывные технологии, которые используются в мирных целях: в горнодобывающей промышленности, для моделирования сейсмических воздействий, взрывной разборки конструкций, динамического синтеза материалов.

Перезарядный ускоритель заряженных частиц ЭГП-10
В Институте ядерной и радиационной физики РФЯЦ-ВНИИЭФ (ИЯРФ) созданы и функционируют уникальные исследовательские комплексы для радиационных исследований. Радиационно-облучательный комплекс ПУЛЬСАР на базе мощного ускорителя электронов ЛИУ-30 и импульсного ядерного реактора БР-1 является уникальным комплексом для исследования раздельного и комбинированного воздействия гамма и гамма-нейтронного излучений. На базе реактора БИГР, единственного в мире быстрого импульсного реактора с керамической активной зоной, создан облучательный комплекс, моделирующий аварии с возрастанием реактивности для твэлов энергетических реакторов типа ВВЭР. Проведена серия испытаний, в результате которых определены энергетические пороги разрушения твэлов - важного параметра границы работоспособности в аварийных условиях.
В ИЯРФ пущен в эксплуатацию малогабаритный линейный резонансный ускоритель электронов ЛУ-7-2, дополняющий оснащение комплекса ПУЛЬСАР для дефектоскопии крупногабаритных промышленных объектов. Совместно с сотрудниками Всероссийского центра глазной и пластической хирургии (г. Уфа) разработан и изготавливается вариант ускорителя ЛУ-7-2 для стерилизации аллотрансплантатов серии "Аллоплант". В 1997 году РФЯЦ-ВНИИЭФ принят в международную коллаборацию ALICE (A Large Ion Collider Experiment), в рамках которой занимается исследованиями и опытно-конструкторскими работами по созданию фотонного и мюонного спектрометров по международному проекту БАК (Большой адронный коллайдер).

Установка "Луч"
Мишенная камера взаимодействия
В Институте лазерно-физических исследований РФЯЦ-ВНИИЭФ (ИЛФИ) успешно ведутся разработки лазерных установок различного назначения, начало которым было положено в середине 60-х годов. Осуществляется научно-техническая деятельность и международное сотрудничество по следующим направлениям: исследования в области лазерного термоядерного синтеза; исследования свойств высокотемпературной плазмы; разработка и создание мощных фотодиссоционных, химических, газодинамических, кислород-йодных и твердотельных лазерных систем; применение лазерных технологий в медицине, экологии и других областях науки и техники.
В результате активной работы сотрудников института в кооперации со многими учреждениями страны в РФЯЦ-ВНИИЭФ появилось целое семейство мощных моноимпульсных установок "Искра". 12-канальная установка "Искра-5" мощностью 120 ТВт, не имеющая аналогов в Европе и Азии, стала основой экспериментального комплекса. Проводятся исследования по следующим направлениям: лазерный термоядерный синтез, взаимодействие лазерного излучения с плотной плазмой, физические процессы в горячей и плотной плазме и магнитосферных бурях. В опытах получена рекордно горячая плазма с температурой ионной компоненты ~ 12 кэВ. Нейтронный выход достигал значений ~ 1010 ДД нейтронов за импульс.
Разработан концептуальный проект установки "УФЛ-900" со следующими параметрами: энергия лазерного излучения 300 кДж на длине волны 351 нм, число каналов 128, длительность лазерного импульса (1-3) нс, форма лазерного импульса - профилированная. Установка предназначена для проведения углубленных исследований в широком круге направлений по физике горячей и плотной плазмы. Большой прогресс достигнут в области разработки фотодиссоционных газовых лазеров, импульсных и импульсно-периодических фторводородных химических лазеров, непрерывных газодинамических лазеров на углекислом газе и непрерывных йод-кислородных химических лазеров.

Одним из приоритетных направлений деятельности РФЯЦ-ВНИИЭФ являются электрофизические исследования, направленные на создание сверхсильных импульсных магнитных полей и сверхмощных импульсных источников энергии на основе взрывомагнитных генераторов. Эти генераторы позволяют решать фундаментальные и прикладные задачи по проблемам физики твердого тела, управляемого термоядерного синтеза, получения мягкого рентгеновского излучения, достижения сверхвысоких давлений и температур, формирования мощных потоков электромагнитных излучений. Большой опыт, накопленный в институте в процессе исследований по перечисленным проблемам, позволил успешно провести ряд совместных научно-исследовательских работ и экспериментов с Лос-Аламосской национальной лабораторией США и Департаментом военных применений комиссариата по атомной энергии Франции. Интерес к сверхсильным магнитным полям вызван возможностью создавать в магнитном поле огромные плотности энергии.

Интегральная картина работы источника энергии на основе
ВМГ-320
Научно-техническим центром физики высоких плотностей энергии и направленных потоков излучений РФЯЦ-ВНИИЭФ (НТЦФ) создан каскадный магнитокумулятивный генератор МК-1, с помощью которого освоен 10 МГс диапазон полей, в котором производятся систематические исследования свойств веществ, в том числе в виде международных серий экспериментов "Дирак" в США и "Капица" в РФЯЦ-ВНИИЭФ. Результатом многолетней работы стало создание устройства, в котором зарегистрировано рекордное значение магнитного поля (>28 МГс). Экспериментальная физика XXI века получила уникальное единственное в мире устройство, позволяющее проводить исследования при плотности магнитной энергии ~ 3 МДж/смЗ (что почти в 400 раз превышает плотность химической энергии взрывчатого вещества).
В 2000 году в НТЦФ РФЯЦ-ВНИИЭФ впервые в мире на основе каскадного взрывомагнитного генератора ВМГ-320 разработан и испытан имитатор тока молнии, позволяющий получать на стержневом заземлителе в грунте с удельным сопротивлением 160 Ом/м импульсы тока с амплитудой до 100 кА и длительностью на полувысоте более 200 мкс. Источник энергии предназначен для исследований в области построения наземных молниезащитных заземляющих систем. В первых экспериментах зафиксировано уменьшение активного сопротивления стержневого заземлителя за время нарастания импульса тока более чем в 10 раз. Институт является мировым лидером в области циклических ускорителей, где достигнут ток ~ 300 А, что на два порядка превышает мировые достижения, а энергия в 100 МэВ на порядок превышает мировой уровень.
Результаты научно-исследовательской работы подразделений института ежегодно публикуются в научно-информационном издании – журнале «Основные достижения РФЯЦ-ВНИИЭФ».