Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінде философия докторы (PhD) дәрежесін алу үшін Азамбаев Серік Болатұлы «8D07140 – Наноматериалдар және нанотехнологиялар» білім беру бағдарламасы бойынша «Дисперсті ядролық отынның инертті матрицаларына арналған xAl2O3-(1-x)Si3N4 керамикасының, перспективалық материалдардың радиациялық төзімділігін зерттеу» тақырыбында диссертациясы қорғалады.
Диссертация Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «Ядролық физика, жаңа материалдар мен технологиялар кафедрасы» кафедрасында орындалды.
Қорғау тілі - орыс тілінде
Ресми рецензенттер:
Лежнев Сергей Николаевич – техника ғылымдарының кандидаты, профессор, «Рудный индустриалды университеті» КЕАҚ Металлургия және тау-кен школы жоғары мектебінің профессоры (Рудный қ., Қазақстан Республикасы);
Аханова Назым Ерланқызы – PhD, Қазақстан-Британ техникалық университетінің ғылым және инновация жөніндегі проректорының м. а. (Алматы қ., Қазақстан Республикасы).
Диссертациялық кеңестің уақытша мүшелері:
Сатбаева Зарина Әскербекқызы – PhD, Science «Техникалық физика және Жылу энергетикасы» кафедрасының профессоры, Shakarim University КЕАҚ (Өскемен қ., Қазақстан Республикасы);
Мұхамедов Нұржан Еролұлы – PhD, ҚРҰЯОРМК «Атом энергиясы институты» филиалының реакторлық отынды сынау зертханасының бастығы (Курчатов қ., Қазақстан Республикасы).
Мұхаметұлы Бағдәулет – PhD, Біріккен Ядролық Зерттеулер Институтының И.М. Франк атындағы Нейтрондық физика зертханасының директорының Ғылыми зертханасы жұмыс жөніндегі орынбасары (Дубна қ., Ресей Федерациясы).
Ғылыми кеңесшілері:
Козловский Артем Леонидович – PhD докторы, Л. Н.Гумилев атындағы Еуразия Ұлттық Университетінің Ядролық физика, жаңа материалдар және технологиялар кафедрасының қауымдастырылған профессоры (Астана қ., Қазақстан Республикасы);
Труханов Алексей Валентинович – физика – математика ғылымдарының докторы, доцент, Беларусь Ұлттық Ғылым Академиясының Химия және жер туралы ғылымдар бөлімінің Академик – хатшысы (Минск қ., Беларусь Республикасы).
Қорғау 2025 жылғы 27 маусым, сағат 16:00-де Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «8D07140 – Наноматериалдар және нанотехнологиялар» білім беру бағдарламасы бойынша «8D071 – Инженерия және инженерлік іс» кадрларды даярлау бағыты бойынша диссертациялық кеңесте өтеді. Диссертациялық кеңес мәжілісі аралас форматта (оффлайн және онлайн) өткізіледі деп жоспарлануда.
Сілтемесі: https://clck.ru/3MAtxt
Мекен-жайы: Астана қаласы, Қажымұқан көшесі, 13, 309 аудитория.
Аңдатпа (қаз.): Азамбаев Серік Болатұлының «8D07140-Наноматериалдар және нанотехнологиялар» білім беру бағдарламасы бойынша философия докторы (PhD) дәрежесін алу үшін ұсынылған «Дисперсті ядролық отынның инертті матрицаларына арналған xAl2O3-(1-x)Si3N4 керамикасының, перспективалық материалдардың радиациялық төзімділігін зерттеу» диссертациялық жұмысы Жұмыстың өзектілігі. Энергетика секторында көмірсутегі мен қазба отындарына тәуелділікті төмендету мүмкіндіктерінің кеңеюі жаңартылатын энергия көздері (күн және жел генерациясы), ядролық қатты оксидті отын элементтері және жақын арада термоядролық энергетикалық қондырғылар сияқты көздерді қоса алғанда, энергия өндірудегі баламалы көздердің үлесінің ұлғаюымен тікелей байланысты. Сонымен қатар, ядролық энергетика баламалы энергия көздері арасында ерекше рөл атқарады, өйткені ол көміртексіз энергия өндірудің ең тұрақты және тиімді энергия көздерінің бірі болып табылады, сонымен бірге пайдаланылған ядролық отынды пайдалану процесінде де, кейіннен кәдеге жаратуда да ерекше назар аударуды қажет етеді.Ұзақ өмір сүретін ядролық қалдықтар түрінде пайдаланылған отынды кәдеге жаратумен байланысты проблемаларды шешу жоғары температуралы ядролық реакторлар, жылдам нейтронды реакторлар, тұйық циклді реакторлар сияқты жаңа буын реакторларын пайдалануды қарастырады, олардың құрылуы жану тереңдігін ұлғайту арқылы ядролық отынды пайдалану тиімділігін арттыруға мүмкіндік береді, нәтижесіндебелсенді аймақтың жоғары жұмыс температурасына байланысты ядролық қалдықтар санының азаюына, сондай-ақ энергия өнімділігінің артуына әкеледі.Мысалы, жоғары температуралы газбен салқындататын реакторлар (ЖТГСР) белсенді аймақтың жұмыс температурасын 800 – 900 °С дейін арттыруға мүмкіндік береді, бұл өз кезегінде электр энергиясын өндіруге ғана емес, сонымен қатар сутегі немесе синтетикалық отын өндіруді қамтитын технологиялық жылумен қамтамасыз етуге мүмкіндік береді, бұл сонымен қатар энергетика секторындағы баламалы энергия көздерінің үлесін кеңейтеді.Бұл жағдайда энергияны өндіру үшін ғана емес, сонымен қатар баламалы энергия көздеріне, соның ішінде сутегі энергиясына отын жасау үшін ядролық энергияны әртараптандыру үшін жасалған мүмкіндіктер қазба энергия көздеріне тәуелділікті азайтуға мүмкіндік береді.Өз кезегінде, бөлінетін ядролық материал ретінде плутонийді және басқа актиноидтарды пайдалану мүмкіндігімен байланысты жылдам нейтронды реакторлардағы (ЖНР) технологиялық шешімдер, оларды ұзақ өмір сүретін ядролық қалдықтардан қысқа өмір сүретін изотоптарға айналдыру, өндірілетін ядролық қалдықтардың үлесін азайтуға, сондай-ақ пайдаланылған ядролық отынды кәдеге жаратуға және ұзақ сақтауға байланысты бірқатар технологиялық шешімдерді қолдану қажеттілігін төмендетуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар қайта пайдалану үшін бөлінетін материалдарды алу мүмкіндіктерін пайдалануға бағытталған тұйық ядролық отын циклін құруға байланысты ұсынылып отырған технологиялық шешімдер қуаты аз ядролық энергетикалық қондырғыларды құру және оларды барлық жерде енгізу үшін үлкен перспективалар ашады. IV буын реакторлары (Gen IV) үшін материалдар мен технологияларды жасау саласындағы іздестіру зерттеулерімен байланысты әзірленіп жатқан халықаралық бағдарламалар шеңберінде ұсынылып отырған технологиялық шешімдер энергетика секторындағы ядролық энергетиканың үлесін арттыруға бағытталғанын атап өткен жөн.Сонымен қатаросы бағыттағы ядролық қондырғыларды пайдалану қауіпсіздігін арттыруға, ядролық отынның жану тереңдігі процестерін оңтайландыруға, сондай-ақ экстремалды жағдайларда өзінің беріктігі мен жылуфизикалық параметрлерін сақтай отырып, ядролық отынды пайдалану тиімділігін арттыруға қабілетті жаңа материалдарды табуға бағытталған іздестіру зерттеулерімаңызды рөл беріледі. Осы проблемаларды шешу үшін сыртқы әсерлерге, соның ішінде механикалық қысымдар мен кернеулерге жоғары төзімділігі бар, сондай-ақ жоғары температураға шыдамды жұмыс істеу қабілетін сақтайтын, инертті керамикалық матрицада бөлінетін ядролық материалды орналастыру технологиясын пайдаланумен байланысты ядролық отын элементтерін жасау саласындағы жаңа технологиялық шешімдерді пайдалану ұсынылады. Әдетте, инертті матрицаларды жасау үшін жоғары температураға төзімділігі, химиялық инерттілігі, нейтрондардың әсерінен де, ядролық отынның бөліну сынықтарынан да болатын радиациялық зақымға төзімділігі бар керамикалық материалдар қарастырылады.Керамикалық материалдардың бұл көрсеткіштері өз кезегінде экстремалды пайдалану жағдайында отын элементтерін пайдаланудың ұзақ режимін қамтамасыз етуі тиіс, бұл ядролық отынның жану тереңдігін арттыруға, сондай-ақ жинақталған ядролық қалдықтардың концентрациясын төмендетуге мүмкіндік береді. Осы технологияны пайдалануға үлкен қызығушылық плутоний мен актиноидтартан бөлінетін ядролық материал ретінде пайдаланған кезде пайда болады, оларды пайдалану тұйық циклді қондырғыларды жасауға мүмкіндік береді, ал бөлінетін материалды ұстап тұру үшін қолданылатын материалдар ұзақ мерзімді термиялық әсерге де, радиациялық зақымданудың жинақталуына да төзімділіктің жоғары көрсеткіштеріне ие болуы керек екенін айта кеткен жөн.Сонымен қатар керамикалық баяу балқитын материалдарды инертті матрицалар ретінде пайдалану, температураның немесе қысымның күрт өзгеруіне байланысты стандартты емес жағдайлар туындаған жағдайда, сондай-ақ газ толтырылған аймақтарын құратын, бөліну сынықтары түріндегі материалдарда ядролық ыдырау өнімдерінің жиналуыларыныңагломерациясына әкелетін жоғары дозалы сәулелену жағдайында, отын элементтерінің деформациясы мен деструктивті жарылу қаупін азайтуға мүмкіндік беруі тиіс.Осыған байланысты, соңғы жылдары ядролық отынды пайдалану тиімділігін арттыруға, ядролық отын циклінде радиоактивті қалдықтардың жинақталу көлемін азайтуға, сондай-ақ жаңа буын ядролық реакторларының ресурсы мен сенімділігін арттыруға мүмкіндік беретін баяу балқитын оксидтер, карбидтер немесе нитридтер негізіндегі керамиканың әртүрлі түрлерін, сондай-ақ олардың әртүрлі композиттікқосылыстарын дисперсті ядролық отын үшін инертті матрицалар ретінде пайдалану перспективаларын зерттеуге байланысты технологиялық шешімдерді іздеуге көп көңіл бөлініп жатыр. Дисперсті ядролық отын үшін инертті матрицалардың материалдары ретінде композиттік керамиканы пайдалану перспективасын айқындайтын негізгі факторлардың бірі олардың жоғары дозалы сәулелену жағдайында радиациялық зақымданулардың жинақталуына, сондай-ақ жаңа буынның жоғары температуралы ядролық реакторларына тән жоғары температуралық пайдалану режимдеріне тән жоғары температуралық деградация процестеріне төзімділігі болып табылады.Нүктелік және вакансиялы ақауларының жинақталуынан туындаған құрылымдық өзгерістердің кинетикасын, сондай-ақ олардың сәулелену процесінде зақымдалған қабаттағы эволюциясын түсіну экстремалды жағдайларда материалдардың радиациялық тұрақтылығын бағалау критерийлерінің бірі болып табылады.Сонымен қатар, соңғы жылдары бөлме температурасында ғана емес, сонымен қатар жоғары температуралық әсерде де сәулеленуден туындаған құрылымдық өзгерістердің тәртібін зерттеуге көп көңіл бөлініп жатыр, тәжірибе көрсеткендей, бұл диффузиялық әсерлер мен кристалдық құрылымның термиялық кеңеюі арқылы беткі қабаттың қарқынды деградациясына әкеледі, бұл өз кезегінде бөлме температурасында сәулелену кезінде байқалатын тұрақсыздық процестері жоғары температуралық сәулелену жағдайында төмен сәулелену флюенсінде пайда болуына әкеледі.Бұл жағдайда температуралық әсерден туындаған термиялық әсерлер сәулеленуге ұшыраған керамиканың беріктік қасиеттерінің тезірек тұрақсыздануына әкелуі мүмкін, бұл өз кезегінде бөлінетін ядролық материалмен жанасатын беткі қабаттардың жарылуы мен морттануына әкелуі мүмкін.Термиялық әсерлер есебінен бүкіл отын элементінің тұрақсыздануына әкелетін мұндай процестерді осы материалдарды инертті матрицалар ретінде пайдалану әлеуетін анықтау кезінде ескеру қажет, атап айтқанда, бұл есеп отын элементтерін тез ауыстыру мүмкін болмайтын тұйық ядролық отын циклінде пайдаланылатын кандидаттық материалдар ретінде әрекет ететін материалдар үшін қажет. Сонымен қатар, композиттіккерамиканы отқа төзімді, ыстыққа төзімді немесе радиацияға төзімді конструкциялық материалдар ретінде қолдану перспективаларын кеңейту оларды алу процестерін ғана емес, сонымен қатар композиттік керамиканың фазалық құрамының беріктік пен жылуфизикалық параметрлерінің тұрақтылығын сақтауға әсерін анықтауға бағытталған кешенді зерттеулерді де қажет ететіндігін атап өткен жөн.Осыған байланысты ұсынылған диссертациялық жұмыстың өзектілігі жоғары дозалы сәулелену кезінде радиациялық зақымданулардың жинақталуы нәтижесінде беріктік қасиеттерінің деструктивті өзгерістеріне жоғары қарсылық көрсеткіштері бар, сондай-ақ жұмыс температурасының күрт өзгеруіне байланысты стресстік жағдайларда тұрақтылықты сақтайтын жоғары беріктігі бар радиацияға төзімді композиттік xAl2O3-(1-x)Si3N4 керамикаларын жасау саласындағы технологиялық шешімдерді іздеуде жатыр.xAl2O3-(1-x)Si3N4 керамикаларын жасау саласында ұсынылатын технологиялық шешімдер беріктігі мен жылуфизикалық параметрлері жоғары бақыланатын, өнеркәсіптік масштабта өндіріс технологиясын масштабтау мүмкіндігі бар, өндірістік құны төмен,беріктігі жоғары керамиканы алуға мүмкіндік береді.Жүргізілген зерттеулердің іргелі маңыздылығы композиттік керамиканың зақымдану жылдамдығының өзгеруіне термиялық әсерлердің рөлін, сондай-ақ фазааралық шекаралардың тұрақтылыққа әсерін анықтауға және беріктік қасиеттерінің деструктивті өзгеруіне төзімділікті арттыруға мүмкіндік беретін әртүрлі сәулелену температураларында керамиканың беткі қабатында радиациялық зақымданулардың жинақталу механизмдерін түсінуді кеңейту болып табылады. Диссертациялық зерттеудің мақсаты ядролық отынның бөліну сынықтарымен салыстырылатын Xe23+ ауыр иондарының жоғары дозалы сәулеленуіне төзімді композиттік xAl2O3-(1-x)Si3N4 керамикаларын алу және оңтайлы құрамдарын іздеу технологиясын пысықтауға бағытталған кешенді зерттеулер жүргізу болып табылады. Диссертациялық зерттеудің міндеттері Қойылған мақсаттың, сонымен қатар зерттеудің осы саласындағы әдеби деректерге жүргізілген талдаудың негізінде диссертациялық зерттеудің келесі міндеттері тұжырымдалды, олардың шешімі фазалық өзгерістердің динамикасын және олардың беріктік, оптикалық және жылуфизикалық параметрлерді өзгертудегі рөлін зерттеуге, сондай-ақ радиациялық зақымға және олардың беткі қабатта жиналуына төзімділігінің жоғары көрсеткіштері бар оңтайлы құрамдарды анықтауға байланысты жаңа мәліметтер алуға мүмкіндік берді. 1. Қатты фазалы синтез әдісін қолдана отырып, композиттік xAl2O3-(1-x)Si3N4керамикаларын алу режимдерін пысықтау, оның ішінде керамика құрамындағы компоненттердің арақатынасының өзгеруі мен керамиканың құрылымдық, беріктік және оптикалық қасиеттерінің өзгеруі арасындағы байланысты кешенді зерттеу. 2. Xe23+ауыр иондарынмен сәулелену кезінде xAl2O3-(1-x)Si3N4 керамикаларының фазалық құрамының вариациясының зақымдалған беткі қабаттың радиациялық индукцияланғанбосаңсупроцестеріне төзімділігіне әсерін зерттеу. 3. Xe23+ ауыр иондарынмен сәулелену кезіндеAl2O3-Si3N4 керамикаларының зақымдалған беткі қабатының деструкция мен босаңсупроцестеріне төзімділікке сәулелену температурасының вариациясының әсерін анықтау. Зерттеу нысаны Диссертациялық зерттеу нысаны ретінде xAl2O3-(1-x)Si3N4 қосылыстарына негізделген композиттік керамикалар таңдалды, олардың құрамдас компоненттерінің вариациясы ауыр иондардың сәулеленуінен болатын радиациялық зақымға төзімділігі жоғары, жоғары беріктігі бар керамиканы алуға мүмкіндік берді.Керамикалардың бұл түріне деген қызығушылық олардың құрылымдық, беріктік және жылуфизикалық параметрлерінің жиынтығына байланысты, олардың үйлесімі сыртқы әсерлерге жоғары төзімділік көрсететін жоғары беріктігі бар, сондай-ақ агрессивті орталардың әсеріне инертті керамикалар алуға мүмкіндік береді. Композиттік керамиканың бұл түрі дисперсті ядролық отынның инертті матрицаларын жасау үшін негіз ретінде пайдаланылуы мүмкін, сонымен қатар оптоэлектроникада, сенсорикада қолданылатын материалдар кластарының бірі ретінде, сондай-ақ пайдаланылған ядролық отынды ұзақ уақыт сақтауға және кәдеге жаратуға арналған материалдар ретінде қарастырылуы мүмкін. Зеттеудің пәні Диссертациялық зерттеудің пәні компоненттердің арақатынасытарының вариациясы мен беріктік, оптикалық, жылу физикалық параметрлердің өзгеруі, сондай-ақ ядролық отынның бөліну сынықтарының әсерін имитациялайтын ауыр иондармен жоғары дозалы сәулелену кезінде керамиканың деструктивті босаңсу процестеріне төзімділік көрсеткіштері өзгеруі кезінде xAl2O3-(1-x)Si3N4 керамикаларының фазалық құрамының өзгеруі арасындағы байланысты анықтау болып табылады. Зерттеу әдістері Керамикалар синтезі үлгілерді термиялық күйдірумен біріктірілген механохимиялық қатты фазалы ұнтақтау әдісін қолдану арқылы жүзеге асырылды, оны қолдану фазалық трансформация процестерінің инициализациясын, сондай-ақ релаксация және қайта кристалдану процестеріне байланысты құрылымдық өзгерістерді анықтайды.Синтезделген керамиканың морфологиялық ерекшеліктерін сипаттау расторлық электрондық микроскопия әдісін қолдана отырып жүзеге асырылды, алынған суреттерді өңдеу кезінде түйіршіктердің мөлшері мен пішінінің өзгеруінің зерттелетін үлгілердің фазалық құрамына тәуелділігі анықталды. Компоненттердің арақатынасының вариациясы кезде алынған керамиканың құрылымдық ерекшеліктерінің өзгеру кинетикасын анықтау рентгендік құрылымдық талдау және раман спектроскопиясы әдістерін қолдану арқылы жүзеге асырылды. Осы әдістердің жиынтығы зерттелетін үлгілердегі фазалық өзгерістердің динамикасын олардың компоненттердің арақатынасының вариациясына байланысты орнатуға мүмкіндік берді. Зерттелетін керамикалардың беріктік сипаттамалары беткі қабаттың қаттылығын анықтау үшін қолданылатын индентрлеу әдістерін және үш нүктелі иілу кезінде беріктікті сынау әдісін қолдана отырып анықталды, оның нәтижелері сыртқы әсерлерде шытынауға төзімділік көрсеткіштерін анықтау болды. Фазалық құрамның өзгеруінің оттегі вакансиялық және нүктелік ақаулардың тығыздығының өзгеруіне әсері, олардың керамикалардың жылу өткізгіштік қасиеттерінің өзгеруімен байланысы зерттелетін үлгілердің оптикалық спектрлерін талдау, сондай-ақ мөлшері вакансиялық ақаулар концентрациясына тікелей байланысты,индукцияланған сіңіру спектрлері мен оптикалық тығыздықты есептеу арқылы анықталды. Ауыр иондармен сәулеленудің құрылымдық және беріктік қасиеттерінің өзгеруіне әсерін анықтау рентгендік құрылымдық талдау әдісін және керамикалардың беріктік қасиеттерін анықтау әдістерін қамтитын кешенді зерттеу әдісін қолдану арқылы жүргізілді. Зерттеудің ғылыми жаңалығы Құрамдағы компоненттердің арақатынасының вариациясы кезінде xAl2O3-(1-x)Si3N4 керамикаларының фазалық құрамының өзгеруінің алынған тәуелділіктері, олардың вариациясының керамикаларды әлеуетті қолдануда шешуші рөл атқаратын беріктік, жылуфизикалық және оптикалық қасиеттердің белгілі бір жиынтығы бар композиттік керамиканы алуға мүмкіндік береді. Компоненттердің арақатынасының вариациясы кезінде xAl2O3-(1-x)Si3N4 керамикаларында фазалық трансформацияларды бағалауға сәйкес, құрамында оттегі бар ортада Al2O3 концентрациясы 0.3 – 0.5 М-ға тең жағдайдағы термиялық күйдіру Al2(SiO4) орторомбтық фазасының қалыптасуы орын алатыны анықталды, концентрациясы 0.5 М-ден жоғары жағдайда үлесінің артуы ақаулы қосылыстар мен вакансиялардың концентрациялық тәуелділігіне байланысты жылу өткізгіштіктің жоғарылауымен шартталған. Температуралық төзімділікке жүргізілген сынақтар барысында Si3N4(SiO2)/Al2(SiO4)O/Al2O3 фазалық құрамы бар композиттік керамикаларды құру, қаттылықтың төмендеуіне және босаңсуға төзімділікке теріс әсер ететін термиялық индукцияланған тотығуға беріктік қасиеттері тұрақтылығының артуына әкелетіні анықталды. Сонымен қатар, керамикалар құрамында Al2(SiO4)O фазасының болуы ұзақ температуралық әсер ету кезінде Si3N4 фазасының термиялық тотығу процестерінің баяулауымен шартталған. Жоғары дозалы сәулелену жағдайында екі фазадан асатын мультикомпонентті құрамның болуы бір немесе екі фазалы керамика жағдайына қарағанда босаңсу эффектісінің айқын тежелуіне әкелетіні анықталды, олардың деградациясы құрамдағы әр фазаның салмақтық үлесінің өзгеруіне тікелей байланысты. Байқалған беріктену эффектісі фазааралық шекаралардың болуымен түсіндіріледі, бұл жоғары дозалы сәулелену кезінде ең көп көрінетін зақымдалған қабаттағы нүктелік және вакансиялық ақауларының миграция процестерін бәсеңдету арқылы босаңсуға төзімділіктің жоғарылауына әкеледі. 230 МэВ энергиясы бар Xe23+ ауыр иондарымен жоғары дозалы сәулеленуіндегі құрылымдық зақымдану кинетикасына температура факторларының әсері анықталды, бұл термиялық кеңею әсерлерінің құрылымдық ретсіздену жылдамдығына теріс рөлі және жоғары температуралық сәулелену кезінде керамиканың беріктік қасиеттерін тұрақсыздандыру процестерін жеделдетуі туралы қорытынды жасауға мүмкіндік береді. Сәулелену температурасының жоғарылауы, 300 К температурада сәулелену жағдайына қарағанда, әлдеқайда аз флюенспен зақымдалған қабаттың деструкция процестерінің жеделдеуіне әкеледі. Қорғауға ұсынылатын негізгі тұжырымдар Керамикалардың фазалық құрамының бақыланатын вариациясының мүмкіндіктерін көрсететін, механохимиялық қатты фазалық синтез әдісімен алынған xAl2O3-(1-x)Si3N4 керамикалардың компоненттерінің концентрациясының өзгеруіне байланысты Si3N4(SiO2) □(→┴(0.05-0.15 M 〖Al〗_2 O_3 ) )Si3N4(SiO2)/(SiAl)(ON) □(→┴(0.20-0.75 M 〖Al〗_2 O_3 ) ) Si3N4(SiO2)/Al2(SiO4)O/Al2O3□(→┴(0.8-0.95 M 〖Al〗_2 O_3 ) ) Al2(SiO4)O/Al2O3 фазалық трансформация динамикасы анықталды. Босаңсуға радиациялық ынталандырылған процестеріне төзімділіктің ең үлкен көрсеткіштеріне 0.6 Al2O3 – 0.4 Si3N4 керамикалары ие екені анықталды, олардың құрамында салмақтық үлесі 43 % жоғары Al2(SiO4)O фазасы басым. 0.6 Al2O3 – 0.4 Si3N4 керамикаларының құрылымдық ретсіздену және беріктік қасиеттерінің тұрақсыздану дәрежесіне сәулелену температурасының әсерін анықтау кезінде жоғары сәулелену температурасы (700 – 1000 К) жағдайында кристалдық құрылымның термиялық кеңеюінің әсері сәулелену температурасына байланысты зақымдалған қабаттың тұрақсыздану процестерінің 1.5 – 2.6 еседен астам жеделдеуіне әкелетіні анықталды. Алынған нәтижелердің практикалық мәні Композиттік xAl2O3-(1-x)Si3N4 фазалық қатынасы бар керамиканы алу саласындағы ұсынылған технологиялық шешімдер, олардың вариациясы композиттегі компоненттің құрамын өзгерту арқылы жүзеге асырылады, болашақта композиттік керамика жасау технологиясын масштабтау үшін пайдаланылуы мүмкін, бұл қолданылатын әдістің қарапайымдылығына байланысты, үлкен шығындарды қажет етпейді және әр түрлі формадағы керамикалық ұнтақ немесе керамикалық таблеткалар түрінде соңғы өнімді өндірудің төмен құны, оның өзгеруі қалыптың мөлшері мен түрінің өзгеруіне байланысты жүзеге асырылады. Жылуфизикалық параметрлерді анықтау кезінде Al2(SiO4)O фазасының керамика құрамындағы қалыптасуы анықталды, оның үлесінің артуы кеуектіліктің төмендеуіне әкеледі, біркомпонентті Si3N4 және Al2O3 керамикаларының жылу өткізгіштігімен салыстырғанда жылу өткізгіштік коэффициентінің 10 – 60% -ға артуына әкеледі, олардың төмен мәндері жоғары кеуектілікке байланысты. Ауыр иондармен сәулеленуге ұшыраған xAl2O3-(1-x)Si3N4 керамикалардың беріктік сипаттамаларының өзгеруін бағалау нәтижелері, температуралық айырмашылықтар кезінде керамиканың температураға төзімділігін бағалау нәтижелері мен бірге, болашақта құрылымдық ретсізденудің өзара байланысы туралы жалпы түсініктерді кеңейту және құрылымдық материалдар ретінде қарастырылатын, экстремалды шарттарда қолданылатын, композиттік керамиканың беріктік қасиеттерін тұрақсыздандыру үшін пайдаланылуы мүмкін. Сәулелену температурасының әсерін, сондай-ақ керамиканың беткі қабатының деструктивті босаң су процестеріне тұрақтылығына теріс әсер ететін термиялық кеңею мен байланысты әсерін бағалаудан алынған нәтижелері болашақта керамиканың осы түрін ядролық энергетикада құрылымдық материалдар ретінде пайдалану перспективаларын жобалау және болжау кезінде, оларды дисперсті инертті матрицалардың материалдары ретінде пайдалану мүмкіндіктерін қоса алғанда, сонымен қатар пайдаланылған ядролық отынды сақтауға арналған материалдар ретінде пайдаланылуы. Алынған нәтижелердің дұрыстығы Берілген фазалық құрамы бар композиттік керамиканы алудың технологиялық режимдерін пысықтауға байланысты эксперименттік жұмыстар бірнеше параллельде жүргізілді, бұл өлшеу кезіндегі дәлсіздіктермен, адами факторлармен және т.б. байланысты арте фактілі әсерлерді жоқ қашығаруға мүмкіндік берді. Құрылымдық параметрлердің барлық өлшенген шамалары, беріктік және жылуфизикалық сипаттамалары үшін стандартты ауытқу және өлшеу қателіктері анықталды. Зерттелетін объектілерді сипаттауға байланысты барлық эксперименттік жұмыстар сертификатталған жабдықта орындалды, алынған мәліметтерді талдау және түсіндіру лицензияланған бағдарламалық жасақтаманы қолдану арқылы жүзеге асырылды. Ізденушінің жеке үлесі Диссертациялық зерттеуді орындау кезінде ізденушінің жеке үлесі механохимиялық қатты фазалық синтез әдісін қолдана отырып, композиттік керамика алу режимдерін пысықтауға, компоненттердің арақатынасының вариациясы мен беріктік, жылуфизикалық және оптикалық параметрлердің өзгеруі арасындағы байланысты орнату мақсатында алынған нәтижелерді талдауға және түсіндіруге байланысты эксперименттік жұмыстарға тікелей қатысу және жүргізу, радиациялық зақымданулардың жинақталу жылдамдығының өзгеруіне және зақымдалған қабаттың беріктік сипаттамаларының тұрақсыздануына температура факторларының әсер ету рөлін анықтау болды. Тәжірибелер Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің Инженерлік бейіндегі зертхана және ҚР ЭМ Ядролық физика институтының Астана филиалының қатты дене физикасы зертханалары базасында орындалды. Диссертациялық жұмысты дайындау, алынған нәтижелерді жалпы талдау және оларды түсіндіру барысында ізденуші ғылыми кеңесшілері PhD докторы А.Л. Козловскиймен және ф.-м.ғ.д., доцент А.В. Трухановпен белсенді жұмыс істеді ("Материалтану бойынша Беларусь ҰҒА ҒПО" (Минск, Беларусь). Жұмыстың ғылыми-зерттеу жобаларымен, бағдарламаларымен байланысы Ядролық энергетика үшін перспективті материалдардың бірі ретінде қарастырылатын композиттік керамика алу режимдерін пысықтауға байланысты негізгі эксперименттік жұмыстар ҚР ҒЖБМ қолдауымен AP14871176 "Баламалы энергия және құрылымдық материалдардың жаңа кластарына арналған оксидтер мен нитридтер негізінде композиттік керамикалар алу технологиясын әзірлеу" гранттық қаржыландыру шеңберінде орындалды (іске асыру мерзімі 2022 – 2024 жж.). Композиттік керамиканың радиациялық беріктігін зерттеуге байланысты жұмыстар ҚР ҒЖБМқолдауымен BR21882237 "Энергия және отынайналымы үшін перспективалық композициялық материалдарды әзірлеу және зерттеу" бағдарламалық- нысаналы қаржыландыру кіші бөлімдерінің бірінің қойылған мақсаттары мен міндеттерін орындау шеңберінде жүргізілді (іске асыру мерзімі 2023 – 2025 жж.). Жұмысты апробациясы Диссертациялық зерттеудің нәтижелері келесі халықаралық және республикалық конференцияда апробациядан өтті, онда ғылыми қоғамалдында ғылыми баяндамалар түрінде ұсынылды: 1. "Ядролық ғылым және технологиялар" V Халықаралықғылыми форумы, Алматы, Қазақстан, 2024 ж. 2. International Scientific Research Forum in honor of 90th anniversary of Al-Farabi Kazakh National University, Алматы, Қазақстан, 2024 ж. 3. "Уран және сирек металдар өнеркәсібін дамыту" XI Халықаралық ғылыми-тәжірибелік конференциясы, Алматы, Қазақстан, 2024 ж. Жарияланымдар Диссертациялық зерттеудің нәтижелері 4 ғылыми мақалада жарияланды, олардың екеуі Scopus, Web of Science дерекқорларында индекстелген журналдарда және екеуі ҚРҒЖБМҒЖБСҚК ұсынған басылымдар тізбесіне кіретін журналдарда жарияланды. Сондай-ақ, халықаралық конференцияларға қатысу нәтижелері бойынша ғылыми конференциялардың баяндамалар жинағында 3 тезис жарияланды. Төменде диссертациялық зерттеу аясында жарияланған жұмыстардың тізімі келтірілген. Ұсынылған барлық жұмыстарда өтініш берушінің үлесі алынған мәліметтерді дайындау және түсіндіру, оларды жалпыталдау, сондай-ақ бақыланатын әсерлерге қатысты негізгі қорытындыларды тұжырымдау болды. 1. Borgekov, D. B., Zhumazhanova, A. T., Kaliyekperova, K. B., Azambayev, S. B., Kozlovskiy, A. L., Konuhova, M., Shlimas, D. I. The effect of oxygen vacancies on the optical and thermophysical properties of (1-x) Si3N4–xAl2O3 ceramics //Optical Materials. – 2024. – Vol. 157. – P. 116056. (Процентиль – 74 %, CiteScore – 6.6) 2. Borgekov, D. B., Azambayev, S. B.,Kozlovskiy, A. L., Shlimas, D. I. Effect of Phase Composition Variation of Oxy–Nitride Composite Ceramics on Heat Resistance and Preservation of Strength Parameters //Crystals. – 2024. – Vol. 14, №. 8. – P. 744. (Процентиль – 60 %, CiteScore – 4.2) 3. Козловский А. Л., Азамбаев С. Б., Абшукирова А. М. Композиттік керамикалардың фазалық құрамының өзгеруінің радиациялық зақымдарға төзімділігіне әсерін зерттеу // ҚР ҰЯО жаршысы. – 2024. – №. 4. – Б. 164-173. 4. Козловский А.Л., Азамбаев С.Б., Кенжина М.Е., Толенова А.У. Композитті керамикаларда құрылымдық зақымдану жылдамдығына температуралық факторлардың әсерін зерттеу //ҚР ҰЯО жаршысы. – 2025. - №1. – Б.121-131. Жұмыстың құрылымы мен көлемі Диссертациялық жұмыстың құрылымы кіріспе, төрт негізгі тарауды қамтиды, онда негізгі эксперименттік жұмыстардың сипаттамасы, қорытындылар, қосымшалар және пайдаланылған дереккөздердің тізімі берілген. Диссертациялық жұмыс 101 баспапарағында ұсынылған, оған 40 сурет, 2 кесте, 1 қосымша және 145 әдебидереккөз кіреді. Кіріспеде диссертациялық зерттеудің өзектілігі мен жаңалығы қысқаша тұжырымдалған, жұмыстың мақсаты мен міндеттері, қорғауға ұсынылған тұжырымдар, ғылыми және практикалық маңыздылығы, сондай-ақ оның апробациясы және іске асырылатын гранттар мен бағдарламалармен өзара байланысы көрсетілген. Бірінші тарауда композиттік керамикалық материалдарды дисперсті ядролық отынның инертті матрицаларын құру үшін негіз ретінде пайдалану, сондай-ақ ядролық отынның бөліну сынықтарының әсерімен салыстырылатын керамикалық материалдардың беткі қабатының радиациялық зақымдану процестерін модельдеу үшін ауыр иондарды пайдалану перспективаларындағы соңғы жетістіктерге қысқаша шолу берілген. Диссертациялық зерттеудің екінші тарауында зерттелетін керамиканы алудың қолданылатын әдістерінің егжей-тегжейлі сипаттамасы, сондай-ақ алынған үлгілерді сипаттау келтірілген, олардың қолданылуы құрылымдық параметрлердің өзгеруі, керамиканың фазалық құрамы, сондай-ақ беріктік, жылу физикалық және оптикалық қасиеттер арасында байланыс орнатуға мүмкіндік берді. Сондай-ақ, бұл тарауда ядролық отынның бөліну сынықтарының әртүрлі сәулелену флюенсі бар ауыр Xe23+ иондары түріндегі әсерін имитациялауға байланысты эксперименттерді модельдеу және сипаттау нәтижелері келтірілген, олардың өзгеруі керамиканың беткі қабатындағы зақымдану дәрежесін анықтайды. Үшінші тарауда компоненттердің арақатынасының вариациясы кезінде композиттік xAl2O3-(1-x)Si3N4 керамикасын алу режимдерін пысықтауға байланысты зерттеу нәтижелері келтірілген, олардың өзгеруі нәтижесінде әртүрлі морфологиялық, құрылымдық, оптикалық, беріктік және жылуфизикалық параметрлерге ие әртүрлі фазалық құрамы бар үлгілер сериясын алуға мүмкіндік берді.Жүргізілген зерттеулер барысында құрамдас бөліктердің арақатынасының вариациясы мен композиттік xAl2O3-(1-x)Si3N4 керамикаларының беріктену және тұрақтылығын арттыру әсерлері арасындағы дислокациялық беріктенуәсерлерін қалыптастырумен байланысты негізгі өзара байланыстар, сондай-ақ керамика құрамындағы фазааралық шекаралардың болуын анықтайтын фазалық құрамның өзгеруі анықталды.Керамиканың беріктігі мен жылуфизикалық қасиеттерінің өзгеруінің белгіленген тәуелділіктері кейіннен сыртқы термиялық әсерлерге төзімділіктің жоғары көрсеткіштері бар керамиканың оңтайлы құрамдарын анықтау үшін, сондай-ақ керамиканың беткі қабатында радиациялық зақымданудың жинақталуы үшін пайдаланылды. Төртінші тарау ядролық отынның бөліну фрагменттерінің әсерін имитациялайтын 230 МэВ энергиясы бар Хе23+ауыр иондарының сәулеленуінен туындаған композиттік керамиканың беткі қабатында радиациялық ынталандырылған зақымданулардың жинақталу процестерін модельдеуге байланысты эксперименттік жұмыстарды бейнелеуге арналған.Жүргізілген эксперименттер нәтижесінде ауыр иондармен сәулелену флюенсіне байланысты беріктік параметрлерінің өзгеру динамикасы анықталды, сондай-ақ керамиканың фазалық құрамының рөлі анықталды, нәтижесінде оның құрылымдық ерекшеліктерінің өзгеруіне байланысты жоғары дозалы сәулелену кезінде беріктік қасиеттерінің радиациялық ынталандырылған тұрақсыздығына төзімділік анықталды. Жүргізілген зерттеулер негізінде композиттік керамика құрамындағы компоненттердің оңтайлы концентрациясы анықталды, оларды пайдалану радиациялық зақымға төзімділігі жоғары, жоғары беріктігі бар керамика алуға мүмкіндік береді.Беткі қабаттың деформациялық ісінуімен және ішінара аморфизациясымен (метастабильді жоғары ретсізделген қосындылардың жинақталуымен) байланысты беткі қабаттың беріктік қасиеттерін деструкциялау және тұрақтандыру жылдамдығының өзгеруіне термиялық әсерлердің рөлі анықталды.Термиялық кеңеюден, жылу тербелістерінің амплитудасының өзгеруінен және керамиканың беткі қабатының деструктивті тозу жылдамдығынан туындаған құрылымдық өзгерістер арасында байланыс орнатылды. Қорытындыда жүргізілген зерттеулердің негізгі тұжырымдамалары мен қорытындылары келтірілді, эксперименттік жұмыстардың нәтижелеріне негізделген негізгі нәтижелер қисындап мазмұндалды.
Зерттеулерді этикалық бағалау жөніндегі комиссияның қорытындысы
Диссертациялық кеңестің шешімі
Диссертация қорғауының бейнежазбасы: https://www.youtube.com/watch?v=Ds9AXvI1-dE
