//Росатом/ВНИИЭФ
Контакты
Предприятие госкорпорации Росатом
2008_1
Гарюткин В.А., Мищенко Г.М., Волков В.А. Расчетное моделирование Yb : Yag лазера с учетом тепловых эффектов // XIV научная школа « Нелинейные волны – 2008 », г. Нижний Новгород, 01 - 08 марта 2008 г.
Лазерные среды, активированные ионами иттербия, удобны для накачки лазерными диодами, а близость энергий квантов накачки и генерации позволяет рассчитывать на относительно низкое тепловыделение в активном элементе и высокий кпд преобразования энергии накачки в генерацию [ 1 ]. При комнатной температуре населенность нижнего уровня рабочего перехода составляет 4 - 5 % от полного числа ионов Yb3+. Поэтому порог генерации достаточно высок, и для эффективной работы лазера требуются высокие плотности накачки. Большое тепловыделение в малых объемах может приводить к большим градиентам температуры, и, как следствие, к снижению лазерных характеристик, возникновению сильных тепловых линз и даже к разрушению активного элемента. Поэтому при моделировании работы лазера важно учитывать эффекты, связанные с нагревом активной среды. В докладе представлена двумерная численная модель иттербиевого лазера с торцевой накачкой, в которой решается совместная система уравнений переноса излучения накачки и генерации и уравнений, описывающих кинетику населенностей уровней ионов иттербия, и, кроме того, двумерное нестационарное уравнение теплопроводности. Граничные условия могут учитывать различные варианты охлаждения поверхностей активного элемента. Таким образом, в цилиндрической геометрии решается самосогласованная задача: накачка – генерация – нагрев активного элемента. Она позволяет рассчитывать одномодовый режим генерации, а также генерацию на нескольких поперечных модах, как в непрерывном режиме, так и в режиме модулированной добротности. Разработанная модель позволила получить хорошее согласие с экспериментальными данными [ 2 ]. Представлены результаты расчетного моделирования Yb : YAG лазера при накачке диодным источником с волоконным выводом. Рассмотрены зависимости выходной мощности и кпд генерации от мощности накачки, влияние коэффициента отражения выходного зеркала на выходную мощность. Для режима модулированной добротности представлены зависимости энергии и длительности импульсов от частоты модуляции. Показано как меняется мощность и модовый состав выходного излучения при изменении размера основной моды. Продемонстрированы преимущества накачки на длине волны 968 нм по сравнению с традиционной накачкой на длине волны 940 нм. Представлены результаты расчетов распределения температуры в активном элементе для односторонней и двусторонней накачки, а также для композитного активного элемента. Проведена оптимизация условий накачки Yb : YAG лазерными диодами с волоконным выводом. Выбраны условия, при которых средняя выходная мощность в одномодовом режиме может превышать 100 Вт при оптическом кпд ~ 60 %.
Литература:
1. E.C. Honea et al. Opt. Lett. Vol. 25, № 11, pp. 805 - 807,
( 2000 ).
2. T. Taira et al. Applied Optics. Vol. 36, № 9, pp. 1867 - 1874, ( 1997 ).
Надыкто Б.А., Павлуша И.Н., Ширшова М.О. Расчет распространения ударных волн в полиметилметакрилате // Международная конференция « Новые модели и гидрокоды для расчета ударных волн в конденсированных средах », г. Лиссабон ( Португалия ), 18 - 23 мая 2008 г.
Предложен метод расчетного описания распространения ударной волны в оргстекле, использующий комплекс программ МКД и ЛЭГАК. В форме УРС - 69 получены параметры уравнения состояния оргстекла, хорошо описывающие данные ударно - волновых экспериментов. Согласно экспериментальным данным при P = 4 ГПа, ρ = 1,54 г/см3 в оргстекле имеется резкое изменение наклона кривой P ( ρ ), которое можно объяснить изменением электронной структуры оргстекла при сжатии. Поэтому уравнение состояния оргстекла в форме УРС - 69 было подобрано в виде двух участков со своими параметрами для каждой фазы. Для описания распространения ударной волны в оргстекле на большие глубины важным является учет упруго - пластических свойств оргстекла, приводящих к потере энергии ударной волны за счет тепловых потерь при пластическом деформировании. Из условия описания совокупности имеющихся экспериментов получена зависимость предела текучести оргстекла в форме уравнения Стейнберга - Глушака. С использованием УРС 69F034 и полученными параметрами определяющего уравнения по программе МКД проведены двумерные расчеты по распространению ударной волны в оргстекле толщиной 60 - 100 мм при формировании УВ за счет подрыва заряда ВВ с его внешней стороны. Расчет достаточно хорошо передает уменьшение давления на фронте УВ в оргстекле с 10 ГПа до ~ 1 ГПа. Дано расчетное описание опытов по измерению скорости свободной поверхности ПММА при выходе ударной волны в ПММА, созданной ударником из ПММА толщиной 2,16 мм и 1,36 мм при одинаковой скорости ударника 850 ± 30 м/с. Показано, что в расчете, как и в эксперименте, при большой толщине ударника скорость свободной поверхности близка к скорости ударника, в то время как при малой толщине ударника скорость свободной поверхности значительно уменьшается.
Цыганков Б.В., .Хвостов В.В, Травкин В.В., Наумов Н.П. Автоматизированная система регистрации электрических параметров линейного индукционного ускорителя // 13 Нижегородская сессия молодых ученых ( технические науки ), г. Нижний Новгород, февраль 2008 г.
Представлены результаты разработки автоматизированной системы регистрации ( АСР ) предназначенной для автоматического сбора данных о результатах эксперимента, их обработки и сохранения. Основные оцифровывающие устройства АСР размещены в четырех стойках фирмы Schroff, в каждой из которых расположены двенадцать осциллографов TDS - 3034B фирмы Tektronix и контроллер связи. Связь каждой стойки с компьютером системы регистрации выполняется по интерфейсу RS - 485 для управления электропитанием стойки и по оптическому интерфейсу Fast Ethernet для управления осциллографами и их опросом. Информационно все стойки объединяет блок связи, состоящий из коммутатора каналов сети Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с емкостью 5 портов и конвертеров интерфейса из оптического в электрический. Также в состав блока входит преобразователь интерфейса RS - 232 в RS - 485 реализованный на модуле промышленной автоматики I - 7520. Для синхронизации работы АСР с ускорителем запуск осциллографов осуществляется с многоканального программируемого генератора пусковых сигналов по волоконно - оптическим линиям связи. Для управления АСР и реализации интерфейса пользователя используется компьютер, расположенный в центральном пульте управления ускорителем. Программное обеспечение автоматической системы регистрации позволяет оператору определять состав осциллографов, используемых при регистрации результатов эксперимента, дистанционно задавать параметры каждого осциллографа, а также осуществляет автоматический опрос, сохранение и обработку результатов эксперимента с заданных осциллографов и предоставляет на центральный пульт информацию о текущем состоянии АСР. В настоящее время автоматизированная система регистрации успешно функционирует как одна из подсистем мощного линейного индукционного ускорителя.
Буйко А.М., Гаранин С.Ф., Дудай П.В., Егорычев Б.Т., Змушко В.В., Кармишин Д.В., Мохов В.Н., Скобелев А.Н., Соколова Н.В., Атчисон1 В.Б., Рейновский1 Р.Е. Постановка возможных экспериментов со спиральными вмг по изучению неустойчивости магнитной имплозии конденсированных лайнеров // XII международная конференция по мегагауссным магнитным полям и родственным экспериментам, г. Новосибирск, 13 - 18 июля 2008 г.
1 Лос - Аламосская национальная лаборатория ( ЛАНЛ ), Лос Аламос, Нью Мексико, США
Основной проблемой, возникающей при разгоне цилиндрических лайнеров азимутальным магнитным полем, является неустойчивость их полета, которая вызывается совокупностью Рэлей - Тейлоровской и сосисочной неустойчивости и которая может приводить к разрушению лайнера. Прочность материала может сдерживать развитие этих неустойчивостей, однако по мере увеличения толщины расплавленной части лайнеров под действием джоулева тепла неустойчивости начинают быстро развиваться. Для изучения этой неустойчивости в ЛАНЛ в середине 1990 - х годов были начаты эксперименты на установке Пегас ( серии LS и Russ 1 - 5 ), которые затем были продолжены в сериях экспериментов NTLX в 2000 г. и LD на установке Атлас, проведенных в ЛАНЛ и на Невадском полигоне. Проведенные эксперименты показали, что в одних случаях лайнеры движутся достаточно устойчиво и сохраняют цилиндрическую форму, а в других случаях неустойчивость их имплозии сильно искажает их движение. Проведенные двумерные МГД - расчеты до некоторой степени объясняют результаты экспериментов, однако полного понимания физики развития неустойчивости конденсированных лайнеров пока не достигнуто. В настоящей работе, которая является продолжением проведенных исследований, рассматривается возможная постановка экспериментов на спиральных взрывомагнитных генераторах ( СВМГ ) ВНИИЭФ для исследования физики схлопывающихся лайнеров и определения оптимальных условий их устойчивого движения. Предполагаемая для этих экспериментов энергетика СВМГ примерно соответствует масштабам установки Атлас, т. е. уровень токов, протекающих по лайнерам, будет порядка 20 МА, а магнитные поля ~1 MGs. Характерные времена роста тока будут микросекундного диапазона, для чего в генераторах будет использоваться взрывные открывающие ключи. Проведены двумерные МГД - расчеты роста возмущений в лайнерах для предполагаемых экспериментов. Приведены возможности диагностики, важную часть которой будут составлять рентгенографические измерения.
Кудрявцев Ю.Г., Кудрявцева Л.Ю., Молитвин А.М., Алексеев Г.Г. Пьезоэлектрические свойства сапфировых подложек КМОП / КНС микросхем // 8 Научно - практический семинар « Проблемы создания специализированных радиационно - стойких СБИС на основе гетероструктур », г. Нижний Новгород, ФНПЦ НИИИС им. Седакова, февраль 2008 г.
Исследованы пьезоэлектрические свойства нескольких образцов сапфировых подложек, изготовленных для кмоп/кнс микросхем по технологии НПО « ЭЛМА ». Проведены экспериментальные оценки пьезомодуля сжатия исследованных образцов. Выполнены расчетные оценки давлений и электрических напряжений, возникающих в сапфировой подложке при воздействии рентгеновского и лазерного излучений. Полученные экспериментальные результаты и расчетные оценки указывают на необходимость учета термомеханических эффектов при испытаниях кмоп / кнс микросхем на моделирующих установках и лазерных имитаторах.
Попов Н.Н., Огородников В.А., Ларькин В.Ф., Панченко А.М., Костылев И.В., Шишлова Г.Н. Влияние предварительного ударно - волнового нагружения на термомеханические и акустоупругие характеристики сплава с памятью формы системы Ti - Ni - Fe // XIX Уральская школа металловедов - термистов « Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов », посвященную 100 - летию со дня рождения академика В.Д. Садовского, г. Екатеринбург, 04 - 08 февраля 2008 г.
Материалы, обладающие эффектом памяти формы ( ЭПФ ), благодаря своим уникальным свойствам имеют широкие перспективы применения в различных отраслях техники. Известны примеры их использования при создании конструкций в космосе, авиационной промышленности и медицине. Расширение сферы их применения и реализация всех свойств возможны при дальнейшем изучении их поведения в специфических условиях и режимах, которые диктуют современные технологические процессы и условия эксплуатации. Данная работа продолжает собой серию исследований, выполняемых во ВНИИЭФ и связанных с изучением влияния различных видов динамического нагружения на свойства материалов с ЭПФ. В ней представлены результаты экспериментальных исследований влияния предварительного ударно - волнового деформирования криогенного сплава никелида титана в аустенитном состоянии на его термомеханические характеристики ( ТМХ ): температуры фазовых переходов, ЭПФ, эффект обратимой памяти формы ( ЭОПФ ) и акустоупругие характеристики.
Бондаренко Г.А, Егужова М.Ю., Жмайло В.А., Никитин И.Н., Новикова Е.А., Павлунин А.С., Стародубцев В.А., Стаценко В.П., Сунгатуллин Р.Р. Численное и экспериментальное исследование параметров плазменных потоков, возникающих при облучении плоских лазерных мишеней // XXXV Звенигородская международная конференция по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу, , г. Звенигород, Московская обл., 11 - 15 февраля 2008 г.
В докладе описаны постановка и результаты экспериментов, в которых исследовалось взаимодействие с атмосферой струи плазмы, возникающей при облучении плоских лазерных мишеней. Представлены физические модели, численные методики ( одно - и многомерные ), которые использовались для интерпретации результатов этих экспериментов. Приводится сравнение рассчитанных и измеренных газодинамических, оптических и ионизационных характеристик плазмы.
Изутов И.В., Дудай П.В., Зименков А.А., Иванов В.А., Краев А.И., Пак С.В., Скобелев А.Н. Разгон цилиндрического лайнера с помощью источника импульсной мощности // 13 Нижегородская сессия молодых ученых, г. Нижний Новгород, апрель 2008 г.
ВНИИЭФ и LANL запланировали проведение серии из десяти совместных экспериментов по изучению откольных механизмов в сходящейся геометрии с использованием взрывомагнитного устройства в качестве драйвера для цилиндрического алюминиевого лайнера, создающего осесимметричное ударное воздействие на исследуемую мишень. Применение цилиндрических лайнеров, разгоняемых с помощью магнитного поля до скоростей 0,2 - 1 км / с, дает уникальную возможность исследования механизмов разрушения материалов в сходящейся геометрии, в которой могут возникать новые эффекты повреждения, например, из - за многомерности условий нагружения. Для разгона цилиндрического лайнера требовался взрывомагнитный источник импульсной мощности ( ВИИМ ), разработанный на основе спирального взрывомагнитного генератора ( ВМГ ) с взрывными размыкателем и прерывателем тока ( РТ и ПТ ) одинаковой конструкции. ВИИМ должен был обеспечить в нагрузке ( состоящей из двух последовательно соединенных лайнерных пондеромоторных узлов с исследуемыми мишенями ) импульс тока амплитудой от 5 МА до 10 МА, трапециидальной формы с медленно спадающей (квазипостоянной) вершиной, при полной длительности по основанию от 10 до 26 мкс и длительностями фронтов - 2 мкс. Импульс тока такой формы требуется для обеспечения « зануления » тока через лайнер перед его ударом по мишени для возможности сравнения с результатами, полученными на плоских пластинах, разгонявшихся на газовых пушках. Необходимо, чтобы лайнер после достижения пиковой скорости до удара по мишени летел по инерции. В работе рассчитаны параметры работы ВИИМ для получения различных токовых импульсов для разгона цилиндрического лайнера и с помощью модельного эксперимента проверены работоспособность размыкателей тока.
Потехин А.Л., Тарасов В.И., Фирсов С.А., Логинов И.В., Никитин В.А., Кузнецов М.Г., Попова Н.В., Деманова А.К., Козачек Ю.В. ScientificView - система параллельной постобработки результатов, полученных при численном моделировании физических процессов // Международная конференция по компьютерной графике, машинному зрению, обработке изображений и видео « Графикон - 2008 », г. Москва, 23 - 27 июня 2008 г.
В работе описывается параллельная система постобработки ScientificView, реализованная в Институте теоретической и математической физики РФЯЦ - ВНИИЭФ. Данная система предназначена для фильтрации, отображения и табличного анализа результатов моделирования физических процессов на разностных сетках регулярного типа. Описаны схема построения и архитектура системы; процесс обработки запросов; рассмотрены некоторые процедуры обработки данных, реализованные на основе предложенной схемы. Приведены графики изменения времени работы некоторых алгоритмов обработки, в зависимости от числа используемых процессоров; рассмотрены перспективы развития системы постобработки в целом.
Бабайкин А.Н., Алексеев Я.Ю., Можаров Р.В. Регистрация потоков антинейтрино как метод контроля ядерных испытаний // 13 Нижегородская сессия молодых ученых, г. Нижний Новгород, апрель 2008 г.
Используемые в настоящее время методы контроля выполнения условий Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний ( ДВЗЯИ ) позволяют проводить контроль за взрывами мощностью > 1 кт ТЭ. В то же время, камуфлетные подземные ядерные взрывы с декаплингом надежно регистрируются, начиная с уровня ~ 10 кт ТЭ. В настоящее время особенно актуальной становится возможность контроля за взрывами мощностью £ 1 кт ТЭ. В представленной работе проведено исследование возможности контроля ядерных испытаний мощностью ~ 1 кт ТЭ по потоку антинейтрино, рожденных в реакциях деления ядер U 235 и Pu 239 в ядерном взрыве. В работе проведен краткий анализ основных применяемых методов контроля выполнения условий ДВЗЯИ – сейсмологического, радионуклидного, гидроакустического и инфразвукового, дано краткое описание 4 - х наиболее крупных нейтринных детекторов ( AMANDA, SNO, SuperKamiokande и Байкальский нейтринный телескоп NT - 200 ), работающих в настоящее время, определены уровни фона на этих детекторах. В заключительной части работы показано, что при ядерных взрывах на 4 - х известных полигонах ( Новая Земля, Лоб - Нор, Невада, атолл Муруроа ) и объеме детекторов в 1 км 3 возможна регистрация сигнала при взрывах мощностью больше нескольких килотонн ТЭ на полигонах Невада и атолле Муруроа, больше ~ 1 кт ТЭ на полигоне Новая Земля и больше 300 тонн ТЭ на полигоне Лоб - Нор.