Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінде философия докторы (PhD) дәрежесін алу үшін Кабиев Муса Булатулы «8D05305 – Ядролық физика» білім беру бағдарламасы бойынша «Nd2Zr2O7 керамикасының радиацияға төзімділігін тұрақтандырғыш тотықтармен (MgO, Y2O3) допирлеу әсерін 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:
- Панин Евгений Александрович – PhD, қауымдастырылған профессор, «Қарағанды индустриялық университеті» КЕАҚ, «Металдарды қысыммен өңдеу» кафедрасы, (Қарағанды қ., Қазақстан Республикасы);
- Мухамедов Нуржан Еролович – PhD, «Қазақстан Республикасының Ұлттық ядролық орталығы» РМК, «Қазақстан Республикасының Ұлттық ядролық орталығы» РМК «Атом энергиясы институты» филиалының реакторлық отынды сынау зертханасының бастығы (Курчатов қ., Қазақстан Республикасы).
Диссертациялық кеңестің уақытша мүшелері:
- Мұхаметұлы Бағдәулет – PhD, Біріккен ядролық зерттеулер институты, И.М. Франк атындағы Нейтрондық физика зертханасы директорының ғылыми жұмыс жөніндегі орынбасары, (Дубна қ., Ресей Федерациясы);;
- Таткеева Галина Галимзяновна – т.ғ.д., С. Сейфуллин атындағы Қазақ агротехникалық университеті, «Электрмен жабдықтау» кафедрасының меңгерушісі, (Астана қ., Қазақстан Республикасы);
- Алмасов Нурлан Жумабекович – PhD, Astana IT University, (Астана қ., Қазақстан Республикасы).
Ғылыми кеңесшілері:
- Кабдрахимова Гаухар Даниловна – PhD, Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті Физика-техникалық ғылымдар институтының Ядролық физика, жаңа материалдар және технологиялар халықаралық кафедрасының доцентінің м.а., (Астана қ., Қазақстан Республикасы);
- Козловский Артем Леонидович – PhD, қауымдастырылған профессор, Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті Физика-техникалық ғылымдар институтының Ядролық физика, жаңа материалдар мен технологиялар халықаралық кафедрасының оқытушы-зерттеушісі, (Астана қ., Қазақстан Республикасы);
- Углов Владимир Васильевич – ф.-м.ғ.д., профессор, Беларусь мемлекеттік университетінің Физика факультетінің Қатты дене физикасы және нанотехнология кафедрасының меңгерушісі (Минск қ., Беларусь Республикасы).
Қорғау 2025 жылғы 5 қыркүйек, сағат 12:00 Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «8D05305 – Ядролық физика» білім беру бағдарламасы бойынша «8D053 – Физикалық және химиялық ғылымдар» кадрларды даярлау бағыты бойынша диссертациялық кеңесте аралас форматта өтеді. Онлайн трансляция Microsoft Teams платформасында жүргізіледі.
Сілтемесі: https://clck.ru/3MnvBn
Мекен-жайы: Астана қаласы, Сәтбаев көшесі 2, № 302 аудитория
Аңдатпа (қаз.): 8D05305 – «Ядролық физика» білім беру бағдарламасы бойынша философия докторы (PhD) дәрежесін алуға ұсынылған «Nd2Zr2O7 керамикасының радиацияға төзімділігін тұрақтандырғыш тотықтармен (MgO, Y2O3) допирлеу әсерін зерттеу» Муса Булатулы Кабиевтің диссертациялық жұмысының АҢДАТПАСЫ Халықтың қажеттіліктерінің артуына байланысты энергия тұтынудың ұлғаюы, сондай-ақ қазба энергия көздерінің қорларының азаюы энергия секторындағы баламалы энергия көздерінің үлесін кеңейтуді қоса алғанда, энергия өндіру саласында жаңа шешімдерді іздеуді талап етеді. Бұл ретте баламалы энергия көздерінің дамуы жаңартылатын энергия көздерін, сондай-ақ сутегі энергетикасын қоса алғанда, баламалы энергия көздерінің басқа түрлерімен салыстырғанда энергияның неғұрлым перспективалы және энергияны қажетсінетін өндірістерінің бірі болып табылатын энергетика секторындағы ядролық және термоядролық энергетика үлесінің ұлғаюымен тығыз байланысты. Энергетикалық секторда атом энергетикасын пайдалану перспективаларын кеңейтуде ядролық реакторлардың жаңа түрлеріне – жоғары температуралы реакторларға, жылдам нейтрондардағы реакторларға, шағын төмен қуатты реакторларға көшу үлкен рөл атқарады. Жаңа буын реакторларын құру принциптерінің негізінде белсенді аймақтың температурасының жоғарылауымен, пайдаланылып болған ядролық отынды ядролық отын ретінде пайдаланумен, сондай-ақ классикалық отыннан дисперсті ядролық отынға немесе MOX-отынға (Mixed-Oxide fuel) көшумен байланысты технологиялық шешімдер жатыр. Осы технологиялық шешімдерді қолдану ядролық реакторлардың өнімділігін арттыруға, сондай-ақ отынның жану тереңдігі есебінен өндірілетін ядролық қалдықтардың мөлшерін азайтуға, ядролық қалдықтардың жиналуы классикалық уран отынын пайдаланумен салыстырғанда едәуір аз болатын плутонийді пайдалануға мүмкіндік береді. Бұл жағдайда ядролық реакторлардың даму концентрациясы радиациялық зақымдануға төзімділігі жоғары, сондай-ақ жоғары температура мен экстремалды жағдайларда пайдалануға төтеп бере алатын жаңа материалдарды іздеумен байланысты технологиялық шешімдерді талап етеді. Ядролық отынның жану тиімділігін арттыру қажеттілігімен, сондай-ақ белсенді аймақтың температурасын жоғарылату мүмкіндігімен байланысты проблемаларды жою үшін ядролық энергетикада жаңа материалдарды қолдану мүмкіндіктерін кеңейту Керамикалық материалдарды синтездеу саласындағы шешімдерді іздеумен, сондай-ақ оларды әртүрлі допанттар есебінен тұрақтандырумен тығыз байланысты. Сонымен қатар, бұл бағытта қарапайым оксидтер (BeO, ZrO2, Al2O3), нитридтер (BeO, ZrO2, Al2O3), карбидтер (SiC, TaC, WC), сондай-ақ күрделі оксидтер (цирконаттар, алюминий-магний шпинельдері) немесе композиттік қосылыстар негізіндегі керамикалық материалдарға көп көңіл бөлінеді. карбидтері бар оксидтер мен нитридтер. Сонымен қатар, керамиканың алуан түрлілігі арасында цирконаттарды (La2Zr2O7, Ce2Zr2O7, Nd2Zr2O7, Sm2Zr2O7) ажыратуға болады, оларды құрылымдық материалдар ретінде пайдалану олардың ерекше беріктік сипаттамалары мен жылу-физикалық параметрлеріне, сондай-ақ әртүрлі агрессивті орталарға және жоғары температуралық деградация процестеріне төзімділікке байланысты. Бұл ретте цирконий диоксиді (ZrO2) негізіндегі керамикалардан айырмашылығы, құрамында сирек жер элементтері бар цирконаттарда цирконий диоксидіне тән термиялық әсер ету кезінде (жоғары температурада жұмыс істеген жағдайда) фазалық полиморфты түрлендірулер болмайды. Беріктігі мен жылу-физикалық көрсеткіштері бойынша цирконат негізіндегі керамика YSZ керамикасына (иттрий оксидімен тұрақтандырылған цирконий негізіндегі керамика) балама материалдардың бір түрі ретінде қарастырылады. Цирконат негізіндегі керамиканың радиациялық төзімділігінің жоғары көрсеткіштері, сондай-ақ олардың беріктігі мен жылуфизикалық параметрлерінің жиынтығы оларды радиоактивті қалдықтарды ұзақ уақыт сақтауға арналған контейнерлер жасау үшін материалдар ретінде, сондай-ақ оны пайдалану кезінде бөлінетін ядролық материалдың күйіп қалу дәрежесін арттыруға бағытталған дисперсті ядролық отынның инертті матрицаларының материалдары ретінде пайдалану кезінде перспективалар ашады. Бұл ретте керамиканы дисперсті ядролық отынның инертті матрицаларының материалдары ретінде пайдаланудың негізгі параметрлерінің бірі ұзақ мерзімді радиациялық әсерге, әсіресе ядролық отынның бөліну сынықтарына төзімділік болып табылады, олардың жинақталуы инертті матрицамен қоршалған бөлінетін ядролық материалмен жанасу кезінде керамиканың беткі қабатында жүреді. Бұл жағдайда бөлінетін материалды инертті матрицаға орналастырудың ұқсас конфигурациясы ядролық реакциялар өнімдерінің жанасатын инертті матрицаға тікелей әсерін білдіреді, бұл жер бетіне жақын қабаттың құрылымдық өзгеруіне әкеледі, ал зақымдану тереңдігі тек бөліну фрагменттерінің энергетикалық параметрлерімен ғана емес, сонымен қатар жоғары дозалы сәулелену кезінде пайда болатын зақымдалған қабаттағы құрылымдық және бос ақаулардың диффузиялық процестерімен сипатталады. Құрылымдық зақымданулардың жинақталу проблемасы, сондай-ақ олардың эволюциясы, құрылымдық реттелмеген қосындылардың, метастабильді күйдегі деформациялық-бұрмаланған аймақтардың қалыптасуын инициализациялаумен қатар, ядролық құрылымдық материалдар үшін негізгі проблемалардың бірі болып табылады, олар үшін радиацияға төзімділік көрсеткіштері оларды экстремалды жағдайларда (жоғары температурада және жоғары температурада) пайдалану мүмкіндіктерін айқындайтын негізгі критерийлердің бірі болып табылады үлкен дозалық жүктемелерде). Сонымен қатар, керамика үшін металдар мен қорытпалардан айырмашылығы, деформациялық бұрмаланулар мен құрылымдық ақаулардан туындаған құрылымдық өзгерістерді ғана емес, сонымен қатар иондану процестерін, сондай-ақ электронды тығыздықтың таралуындағы байланысты өзгерістерді де ескеру қажет, бұл көптеген керамикалардың диэлектрлік сипатына байланысты инертті матрицалар ретінде қарастырылады, анизотропты әсерлердің пайда болуына әкеледі электронды тығыздықтың таралуы және нәтижесінде құрылымда метастабильді қосылыстардың зақымдалған қабатының пайда болуы, олардың жинақталуы зақымдалған қабаттың құрылымын неғұрлым айқын тұрақсыздандыруға және тозу мен деструкция процестерін жеделдетуге әкелуі мүмкін. Бұл мәселені шешу үшін, сондай-ақ керамиканың сыртқы әсерлерге төзімділігін арттыру үшін тұрақтандырғыш қоспалар қолданылады, олар керамиканың сыртқы әсерлерге төзімділігін арттыруға әсер ететін күшейтетін факторлар ретінде әрекет етеді. Көп жағдайда тұрақтандырғыш қоспаларды қосу кезінде қатаю әсерлері астық аралық кеңістікте буферлік қабаттардың немесе дәндер арасындағы бос орындарды толтыратын ұсақ бөлшектердің пайда болуымен байланысты, бұл сыртқы әсерлерде микрокректердің таралу жолында қосымша кедергілердің пайда болуына, сондай-ақ астық шекараларына жақын орналасқан дислокациялардың көші-қонының тежелуіне әкеледі, бұл олардың көші-қон жылдамдығының төмендеуіне ықпал етеді және нәтижесінде астық арасындағы бос орындардың көбеюіне ықпал етеді. керамиканың сыртқы әсерлерден, соның ішінде сәулеленуден және құрылымдық бұрмаланулардың жинақталуынан туындаған бұзылу әсеріне төзімділігі, сәулеленуден туындаған. Сонымен қатар, Керамикалық материалдарды дисперсті ядролық отынның инертті матрицалары ретінде пайдалану олардың бөліну фрагменттерінің әсеріне қатысты радиацияға төзімділігін анықтауды ғана емес, сонымен қатар, әдетте, жоғары температурада жұмыс режимдерімен байланысты әсер ету жағдайларын анықтауды талап етеді. Өздеріңіз білетіндей, сәулелену температурасының жоғарылауы кристалдық құрылымның термиялық кеңеюіне байланысты құрылымдық бұрмалану процестерінің жеделдеуіне, сондай-ақ нүктелік және бос ақаулардың диффузиясының жеделдеуіне әкеледі, бұл олардың үлкен концентрациясы кезінде олардың бос орындарда агломерациясына әкеледі, нәтижесінде газ толтырылған қосындылардың пайда болу процестерімен бірге жүруі мүмкін деформациялық ісінудің айқын процестері, детонациялық жойылу қаныққан кезде беткі қабаттың тұрақсыздығына әкелуі мүмкін, нәтижесінде, оның ішінара жойылуы. Осыған байланысты, Керамикалық материалдарды дисперсті ядролық отынға арналған инертті матрицалар ретінде қарастырған кезде жоғары дозалы сәулелену кезінде деградация механизмдерін ғана емес, сонымен қатар зақымдалған қабаттың деструкция процестерінің жеделдеуі және беріктік сипаттамалары мен жылу-физикалық параметрлерінің төмендеуімен қатар жүретін неғұрлым айқын бұзылу процестерінің нәтижесі болуы мүмкін сәулелену процесінде термиялық әсердің әсерін де ескеру қажет. Диссертациялық зерттеудің жаңалығы тұрақтандырушы қоспалардың радиациялық-индукцияланған тозу процестеріне төзімділікті арттыруға әсері туралы жаңа деректерді алу, сондай-ақ жоғары температуралық сәулелену кезінде зақымдалған қабаттағы құрылымдық және бос ақауларды көшіру нәтижесінде туындайтын диффузиялық бұзылу механизмдерін тежеу болып табылады. Диссертациялық зерттеудің өзектілігі Nd2Zr2O7 керамикасының беткі қабатта радиациялық зақымданулардың жиналуына төзімділігін арттыруға MgO және Y2O3 түріндегі тұрақтандырғыш қоспаларды қолдану перспективасын анықтау, сондай-ақ тұрақтандырғыш қоспалардың қосылуынан туындаған фазааралық шекара әсерлерінің керамиканың беріктік және жылу-физикалық параметрлерін арттыруға әсерін анықтау, сондай-ақ олардың баламалы энергия үшін материалдар ретінде қолдану әлеуетін анықтауда өте маңызды рөл атқаратын фазааралық шекара әсерлерінің әсерін анықтау болып табылады. Диссертациялық зерттеудің мақсаты MgO және Y2O3 түріндегі тұрақтандырғыш қоспаларды қосудың ядролық отынның бөліну сынықтарымен салыстырылатын ауыр иондармен сәулелену кезінде пайда болатын Nd2Zr2O7 керамикаларының радиациялық индукцияланған ретке келтіру процестеріне төзімділігіне әсерін анықтау болып табылады. Диссертациялық зерттеудің міндеттері Қойылған мақсатқа сүйене отырып, диссертациялық зерттеудің келесі міндеттері тұжырымдалды, олардың шешімі неодим цирконатына негізделген керамиканың фазалық түзілу процестері, сондай-ақ тұрақтандырғыш қоспалардың құрылымдық бұрмаланулардың радиациялық-индукцияланған процестеріне төзімділікті арттыруға және босатуға әсері туралы жаңа мәліметтер алуға мүмкіндік берді: 1. Nd2Zr2O7 керамикасын алудың оңтайлы шарттарын анықтау, сондай-ақ күйдіру температурасына байланысты фазалық түрлендіру динамикасын орнату мақсатында механоактивация әдісін қолдана отырып, Nd2Zr2O7 керамикасын алу режимдерін пысықтау. 2. MgO және Y2O3 тұрақтандырғыш қоспаларының концентрациясының өзгеруі мен Nd2Zr2O7 керамикаларының механикалық және термофизикалық параметрлерін жоғарылату әсерлері арасындағы байланысты орнату. 3. Nd2Zr2O7 керамикасының құрылымдық, механикалық және термофизикалық параметрлерінің өзгеру заңдылықтарын, сондай-ақ MgO және Y2O3 тұрақтандырғыш қоспаларының ядролық отынның бөліну сынықтарымен салыстырылатын ауыр xe+ иондарының жоғары температуралық сәулеленуге төзімділігіне әсерін анықтауға бағытталған эксперименттер жүргізу. Зерттеу нысандары Зерттеу нысаны ретінде фазалық түрлендіру және құрылымдық реттеу процестерін инициализациялау үшін қолданылатын термиялық күйдірумен біріктірілген механоактивация әдісін қолдану арқылы алынған MgO және Y2O3 тұрақтандырылған Nd2Zr2O7 керамикасы таңдалды. Nd2Zr2O7 керамикаларын зерттеу нысаны ретінде таңдау оларды дисперсті ядролық отынның инертті матрицалық материалдары, сондай-ақ баламалы энергетикада қолданылатын отын элементтерінің материалдары ретінде пайдалану мүмкіндігіне байланысты. Зерттеу тақырыбы Диссертациялық зерттеудің тақырыбы MgO және Y2O3 түріндегі тұрақтандырғыш қоспалар есебінен Nd2Zr2O7 керамикаларын қатайту механизмдерін, сондай-ақ олардың керамика құрылымында ядролық отынның бөліну фрагменттерінің әсерімен салыстырылатын ауыр иондармен сәулелену кезінде радиациялық индукцияланған ретке келтіру процестеріне төзімділіктің жоғарылауын анықтайтын қоспалық қоспалардың пайда болуына байланысты дисперсиялық қатайту әсерлерінің қалыптасу процестеріне әсерін анықтау болып табылады. Зерттеу әдістері Nd2Zr2O7 керамикалық үлгілерін синтездеу әдісі ретінде Nd2O3 және ZrO2 оксидті компоненттерін араластыру үшін қолданылатын механоактивация әдісі қолданылды, оны қолдану Nd2Zr2O7 фазасының пайда болуына әкелетін фазалық трансформация процестерін инициализациялау қажеттілігіне байланысты термиялық күйдіруден өткен біртекті қоспаны алу үшін қолданылды. Nd2Zr2O7 керамикасын MgO және Y2O3 оксидтері түріндегі допанттармен тұрақтандыру құрылымдық реттелген керамиканы қалыптастыру мақсатында берілген жағдайларда үлгілерді термиялық күйдірумен біріктірілген механоактивация әдісін қолдану арқылы да жүзеге асырылды. Морфологиялық ерекшеліктерді сипаттау растрлық электронды микроскопия әдісін қолдана отырып жүргізілді, алынған суреттер негізінде допанттардың агломерация жағдайлары мен концентрациясының өзгеруі дәндердің мөлшері мен пішінінің өзгеруіне, сондай-ақ олардың қаптамасының тығыздығына әсері туралы қорытындылар жасалды. Фазалық трансформацияларды, сондай-ақ термиялық күйдіру жағдайларына, керамика синтезіндегі тұрақтандырғыш қоспалар концентрациясының өзгеруіне, сондай-ақ сәулеленуге байланысты сыртқы әсерлердің нәтижесінде құрылымдық параметрлердің өзгеруін анықтау рентгендік дифракция және Раман спектроскопиясы әдістерін қолдану арқылы жүзеге асырылды. Осы әдістердің жиынтығын пайдалану фазалық трансформациялардың кинетикасын, сондай-ақ MgO және Y2O3 тұрақтандырғыш қоспаларының керамиканың радиациялық зақымдануға төзімділігіне және сәулелену флюенсі өзгерген жағдайда олардың жинақталуына әсерін анықтауға мүмкіндік берді. Синтез шарттарының вариациясының оптикалық қасиеттерге әсерін анықтау, атап айтқанда, сіңіру орталықтарының тұрақтылығын анықтау, сондай-ақ керамика құрылымындағы оттегі бос орындарының концентрациясын анықтау ультракүлгін спектроскопия әдісін қолдана отырып, өткізу және сіңіру спектрлерін алу және кейіннен талдау арқылы жүзеге асырылды. Керамиканың механикалық қасиеттерін анықтау индекстеу және бір рет қысу әдістерін қолдану арқылы жүргізілді. Викерстің қаттылығын анықтау үшін индекстеу әдісі қолданылды, ал бір реттік қысу әдісі керамиканың фазалық құрамы мен сынаманың сыртқы жүктемесі өзгерген кезде крекингке төзімділік арасындағы байланысты орнату үшін қолданылды. Керамиканың үлгілерді тез қыздыру және кейіннен салқындату кезінде пайда болатын термошок процестеріне төзімділігі үлгілердегі термостресс процестерін модельдеу, содан кейін керамиканың механикалық қасиеттерінің өзгеруін анықтау арқылы анықталды. Керамиканың термофизикалық қасиеттерін анықтау бойлық стационарлық жылу ағыны әдісін қолдана отырып жүзеге асырылды, оның негізінде үлгіні бір жағынан қыздыру кезінде температураның өзгеруін бағалау және жылу өткізгіштік коэффициентін анықтау жатыр. Ғылыми жаңалық Термиялық күйдіру температурасына байланысты құрамы бойынша біртекті ұнтақты алу мақсатында Механоактивациялауға ұшыраған Nd2O3-ZrO2 екі компонентті жүйесіндегі фазалық трансформациялардың кинетикасы анықталды, бұл бір фазалы Nd2Zr2O7 керамикаларын алудың температуралық режимдерін анықтауға, сондай-ақ Zr(Nd)O2 қоспалы текше фазасын оқшаулай отырып, полиморфты трансформация процестерінің инициализациясы болатын температуралық режимдерді анықтауға мүмкіндік берді. MgO және Y2O3 тұрақтандырғыш қоспаларының беріктік және жылуфизикалық параметрлердің өзгеруіне әсерін зерттеуге байланысты жүргізілген эксперименттер барысында допанттардың концентрациясы мен қаттылықтың, крекингке төзімділіктің және жылу өткізгіштік коэффициентінің өзгеруі арасында өзара байланыс орнатылды, сондай-ақ астықаралық кеңістікте орналасқан дәндер түріндегі қоспа қоспаларын қалыптастыру есебінен дисперсті қатаю әсеріне байланысты қатаю механизмдері анықталды және сыртқы әсерлерде микрокректердің таралуына жол бермейді. Ауыр Хe+ иондарымен жоғары температурада сәулелену кезінде Nd2Zr2O7 керамикасының зақымдалған беткі қабатының деградация кинетикасының нәтижелері алынды, сондай-ақ MgO және Y2O3 тұрақтандырғыш қоспаларының радиациялық ынталандырылған ыдырау процестеріне төзімділіктің жоғарылауына, сондай-ақ құрылымдық ақаулар мен бос орындардың зақымдалған қабатқа терең енуінің диффузиялық механизмдерін тежеуге әсері анықталды. Қорғауға шығарылатын негізгі ережелер 1. Nd2Zr2O7 текше фазасы бар құрылымдық реттелген керамиканың 1100-1250°С температуралық диапазоны анықталды, олардың қаттылығы жоғары 550-570 HV және жылу өткізгіштік коэффициенті 2.1-2.2 Вт/м×К. 2. Nd2Zr2O7 керамикасының құрамына 0.05-0.15 М молярлық үлестердегі MgO және Y2O3 тұрақтандырғыш қоспаларды қосу фазааралық шекаралардың қалыптасуына, сондай-ақ дисперсті өлшемдік әсерлердің арқасында қатаюына байланысты беріктік сипаттамаларының 20-70%-ға артуына әкелетіні анықталды. 3. Nd2Zr2O7 керамикасының құрамына 0.15 М концентрацияда MgO және Y2O3 тұрақтандырғыш қоспаларын қосу, нәтижесінде керамика құрылымында MgO және Y2Zr2O7 түрінде қоспа қосындылары пайда болатыны, беріктік пен жылу-физикалық сипаттамалардың тозуының радиациялық ынталандырылған процестеріне төзімділіктің артуына, сондай-ақ ақаулардың зақымдалған қабатқа терең таралуын тежеуге әкелетіні анықталды. Алынған нәтижелердің практикалық мәні Күйдіру температурасының өзгеруі кезіндегі Nd2Zr2O7 керамикасының фазалық құрамының өзгеруін бағалау нәтижелері, сондай-ақ Nd2O3-ZrO2 екі компонентті жүйесіндегі фазаның пайда болуының негізгі кезеңдерін көрсететін олардың негізінде алынған фазалық диаграммалар болашақта отқа төзімді оксидті керамика синтезінің жалпы көріністерін кеңейту үшін пайдаланылуы мүмкін. Nd2Zr2O7 керамикасының беріктігі мен жылуфизикалық параметрлерін өзгертуге арналған MgO және Y2O3 тұрақтандырғыш қоспаларының концентрациясының өзгеруін, сондай-ақ қоспалық қосындыларға немесе полиморфты трансформацияларға байланысты дисперсиялық қатайту әсері бар керамикаларды алу мүмкіндігін бағалаудың алынған нәтижелері бұдан әрі жоғары беріктігі бар Керамикалық материалдарды синтездеу саласындағы технологиялық шешімдерді кеңейту үшін пайдаланылуы мүмкін. MgO және Y2O3 тұрақтандырғыш қоспаларының Nd2Zr2O7 керамикасының жер бетіне жақын қабатының радиациялық индукцияланған деградация жылдамдығының өзгеруіне әсерін сынау нәтижелері керамиканың осы класын дисперсті ядролық отынның инертті матрицалық материалдары ретінде қолдануды бағалау үшін пайдаланылуы мүмкін, бұл жаңа буын жоғары температуралы ядролық реакторларға арналған ядролық отын түрлерінің бірі ретінде қарастырылады. Алынған нәтижелердің дұрыстығы Диссертацияны орындау шеңберінде барлық эксперименттік жұмыстар Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің Инженерлік бейіні зертханасының және Қазақстан Республикасы Энергетика министрлігі Ядролық физика институтының Астана филиалының Қатты дене физикасы зертханасының жоғары дәлдіктегі талдамалық жабдықтарын пайдалана отырып орындалды. Керамика синтезіне байланысты эксперименттер нәтижелердің қайталануы мен конвергенциясын алу, сондай-ақ адам факторларын болдырмау мақсатында бірнеше параллельде жүргізілді. Алынған үлгілерді сипаттау сертификатталған бағдарламалық жасақтаманы қолдана отырып жүргізілді, өлшеу алдында механикалық қателер мен өлшеулердің дәл исключстігін болдырмау мақсатында аспаптарды калибрлеу жүргізілді. Сонымен қатар, керамика құрамының гетерогенділігіне байланысты құрылымдық ерекшеліктердің күрт өзгеруіне байланысты артефактілі әсерлерді болдырмау үшін сәулелену эксперименттері бір флюенске бес үлгіден тұратын сериялық сәулелену түрінде жүргізілді, бұл сәулеленуден туындаған байқалған құрылымдық бұрмаланулардың қайталануын бағалауға мүмкіндік берді. Ізденушінің жеке үлесі Ізденушінің жеке үлесі диссертациялық зерттеу тақырыбы бойынша әдеби шолу жүргізу, бұрын жүргізілген эксперименттердің априорлық деректерін және әдеби шолу кезінде алынған әдеби деректерді ескере отырып, эксперименттердің нәтижелерін жинау, өңдеу және түсіндіру, керамика синтезі және оларды сипаттау бойынша эксперименттер жүргізуге тікелей қатысу, сондай-ақ сәулелену флюенсінің керамикалық материалдардың қасиеттерінің өзгеруіне әсерін анықтау болып табылады. Керамика синтезіне және оларды сипаттауға байланысты негізгі эксперименттер Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің Инженерлік бейіндегі зертханасының, сондай-ақ Қазақстан Республикасы Энергетика министрлігі Ядролық физика институтының Астана филиалының Қатты дене физикасы зертханасының базасында жүргізілді. Үлгілерді сәулелендіруге байланысты эксперименттер В.В. Углов, шетелдік консультант, ф.-м.ғ.д., профессор, мен А.Л. Козловский, PhD, отандық кеңесшімен бірлесіп жүргізілді. Диссертацияның мақсаты мен міндеттерін қоюды ізденуші барлық ғылыми кеңесшілермен бірлесіп жүзеге асырды, олармен жүргізілген эксперименттердің негізгі нәтижелері талқыланды, олардың негізінде диссертацияның негізгі қорытындылары, сондай-ақ қорғауға шығарылатын ережелер тұжырымдалды. Жұмыстың ғылыми-зерттеу жобаларымен, бағдарламаларымен байланысы Диссертациялық зерттеу Қазақстан Республикасы Ғылым және жоғары білім министрлігі қаржыландыратын «Nd2Zr2O7 қосылған MgO және Y2O3 композиттік керамикаларындағы радиациялық зақымдану механизмдерін зерттеу» AP19574467 2023-2025 жылдар кезеңінде іске асырылатын гранттық қаржыландыру шеңберінде орындалды. Жұмыстың апробациясы Диссертациялық зерттеу нәтижелерін апробациялау ғылыми конференцияларда ұсынылған ғылыми баяндамалар түрінде жүзеге асырылды: 1. ХIX Международная научная конференция студентов и молодых ученых «ǴYLYM JÁNE BILIM - 2024», Астана, Казахстан (апрель, 2024). 2. 9th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects, Томск, Россия (сентябрь, 2024). 3. V Международный научный форум «Ядерная наука и технологии», Алматы, Казахстан (октябрь, 2024). Жарияланымдар Диссертациялық зерттеудің нәтижелері келесі ғылыми басылымдарда жарияланды: 1. Kozlovskiy A.L., Kabiyev M.B., Shlimas D.I., Uglov V.V. Study of the effect of the formation of two-phase ceramics based on neodymium zirconate due to doping with MgO and Y2O5 on the stability of strength and thermophysical parameters under irradiation // Eurasian Physical Technical Journal. – 2024. – Vol. 21, №. 2 (48). – P. 5-13. (статья в издании, рекомендованном КОКСНВО). 2. A.L. Kozlovskiy, M. Kabiyev. Study of the effect of variations in the MgO dopant on changes in the structural, strength and thermophysical parameters of Nd2Zr2O7 ceramics // ES Materials & Manufacturing (2025). (Scopus, CiteScore – 14.4, percentile – 95 % (Materials Science)). 3. Козловский А.Л., Кабиев М.Б., Кенжина И.Е., Толенова А.У. Использование стабилизирующих добавок для направленной модификации и упрочнения Nd2Zr2O7 керамик // Вестник НЯЦ РК. Периодический научно-технический журнал Национального ядерного центра Республики Казахстан. – Выпуск 4(100). – 2024. – С. 119-127. 4. Козловский А.Л., Кабиев М.Б., Кенжина И.Е., Толенова А.У. Изучение механизмов структурных повреждений стабилизированных керамик на основе цирконатов при высокотемпературном облучении // Вестник НЯЦ РК. Периодический научно-технический журнал Национального ядерного центра Республики Казахстан. – Выпуск 4(100). – 2024. – С. 153-163. 5. A.L. Kozlovskiy, D.I. Shlimas, N. Volodina, G.Zh. Moldabayeva, M. Kabiyev, M. Konuhova. Study of the effect of phase formation processes on the change in optical and thermal properties of Nd2Zr2O7 ceramics with a pyrochlore structure // Optical Materials: X. – 2025. – Vol. 26, № 100410. – 10 p. Жұмыс құрылымы мен көлемі Диссертация 39 суретті, 3 кестені, сондай-ақ 135 әдеби дереккөзді қамтитын 102 баспа парағында ұсынылған. Диссертацияның құрылымы Кіріспе, төрт тарау, Қорытынды және пайдаланылған дереккөздердің тізімімен ұсынылған. Диссертациялық зерттеудің кіріспесінде диссертацияның негізгі мақсаты мен міндеттері, қорғауға шығарылатын негізгі ережелер, жүргізілген зерттеулердің жаңалығы мен практикалық маңыздылығы тұжырымдалған, зерттеу объектісі мен тақырыбы туралы қысқаша ақпарат, сондай-ақ ядролық энергетикада құрылымдық материалдарды қолдану саласындағы істердің қазіргі жағдайы тұрғысынан осы тақырыптың өзектілігі келтірілген. Бірінші тарауда цирконаттарға негізделген керамика саласындағы соңғы жетістіктерге қысқаша шолу, сондай-ақ керамиканың осы түрлерінің сыртқы әсерлерге төзімділігі жоғары инертті матрицалық материалдар ретінде қолданылуын бағалау келтірілген. Сондай-ақ керамиканың радиациялық зақымдануға төзімділігін арттыру, сондай-ақ цирконий қосылыстарына негізделген керамикадағы полиморфты түрлендірулерді тұрақтандыру үшін тұрақтандырғыш қоспаларды қолдану перспективасын бағалаудың әдеби шолуының нәтижелері келтірілген. Екінші тарауда керамиканы алу әдісінің сипаттамасы, сондай-ақ алынған үлгілерді жан-жақты сипаттау үшін қолданылатын әдістердің қысқаша сипаттамасы және керамиканың беткі қабаттарындағы радиациялық зақымдану процестерін модельдеу эксперименттері келтірілген. Үшінші тарауда механоактивация әдісін қолдана отырып, Nd2Zr2O7 керамикасын алу режимдерін пысықтауға байланысты эксперименттердің нәтижелері, сондай-ақ MgO және Y2O3 түріндегі тұрақтандырғыш қоспалар концентрациясының өзгеруінің беріктік және жылу-физикалық параметрлердің өзгеруіне әсері, сондай-ақ бір рет қысу кезінде сыртқы механикалық әсерлерге төзімділік келтірілген. Тарауда керамиканың оптикалық қасиеттері мен термофизикалық параметрлердің өзгеруі, әсіресе оттегі бос орындарының концентрациясының керамиканың жылу өткізгіштік коэффициентіне әсері, сондай-ақ жылу берудің фонондық механизмдері арасындағы байланысты сипаттауға көп көңіл бөлінеді. Жүргізілген зерттеулер барысында күйдіру температурасы өзгерген кезде Nd2O3-ZrO2 екі компонентті жүйесінде туындайтын фазалық трансформациялардың тәуелділігі анықталды, сондай-ақ тұрақты текше Nd2Zr2O7 фазасының қалыптасуы болатын температуралық режимдер анықталды. Алынған мәліметтер негізінде бір фазалы Nd2Zr2O7 керамикаларын алудың оңтайлы режимдері анықталды, олар әр түрлі концентрациядағы тұрақтандырғыш қоспаларды қосып, керамика алу режимдерін пысықтау үшін пайдаланылды, нәтижесінде енгізу фазалары түрінде қоспалы қоспалары бар керамика, сондай-ақ тұрақтандырғыш қоспалардың үлкен концентрациясында пайда болатын полиморфты алмастыру фазалары пайда болады. Керамиканың фазалық құрамындағы өзгерістер мен беріктік параметрлерінің алынған тәуелділік деректерін талдау барысында керамиканың оңтайлы құрамдары анықталды, олар керамиканың радиациялық беріктігін анықтау, сондай-ақ жер бетіне жақын қабаттарда радиациялық зақымданулардың жинақталуындағы құрылымдық деградация механизмдерін анықтау мақсатында одан әрі зерттеу үшін пайдаланылды. Төртінші тарауда ауыр Хe+ иондарымен сәулелену кезінде радиациялық зақымданудың жинақталу механизмдерін зерттеуге байланысты эксперименттік жұмыстардың нәтижелері сипатталған Nd2Zr2O7 тұрақсыздандырылған күйдегі керамика және тұрақтандырылған 0.15 М MgO және Y2O3, олардың қосылуы рентгендік фазалық талдау деректеріне сәйкес құрылымда MgO және Y2Zr2O7 дәндері түріндегі қоспа қосындыларының пайда болуына әкеледі, олар аралық кеңістіктегі буферлік қорғаныс қабаты, оның болуы жылу-физикалық параметрлерді бұзудың және төмендетудің радиациялық-индукциялық процестеріне төзімділіктің артуына әкеледі. Жүргізілген зерттеулердің негізінде Nd2Zr2O7 керамикаларын радиациялық зақымға төзімділігін арттыру мақсатында оларды бағыттап модификациялау үшін тұрақтандырғыш қоспаларды қолдану перспективасы туралы қорытынды жасалды. Бұл ретте индекстеу әдісін (зақымдалған қабаттағы иондардың қозғалыс траекториясы бойынша тереңдіктің қаттылығын анықтау) пайдалана отырып, әртүрлі температураларда үлгілердің сәулеленуіне байланысты температуралық әсерге байланысты зақымдалған қабат құрылымындағы ақаулар мен оттегі бос орындарының диффузия механизмдерінің өзгеру тәуелділіктері анықталды. Қорытындыда жүргізілген зерттеулердің негізгі нәтижелері ұсынылды, сондай-ақ керамика құрамының вариациясының радиациялық зақымдануға төзімділігіне әсер етуінің белгіленген өзара байланысы туралы қорытындылар жасалды.
Зерттеулерді этикалық бағалау жөніндегі комиссияның қорытындысы
Диссертациялық кеңестің шешімі
Диссертация қорғауының бейнежазбасы: https://www.youtube.com/watch?v=7JaNJVVt72s&ab_channel=ENUOFFICIAL
