НРТ

Ответственный за установку

Руткаускас Антон Владимирович

тел. +7 (49621) 6-49-69
e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Основные направления исследований

1. Исследование внутренней структуры объектов с помощью нейтронной радиографии и томографии

2. Процессы проникновения воды в материалы методами нейтронной радиографии в реальном времени

Общий вид

Окружение образца

Описание установки

Экспериментальная станция нейтронной радиографии и томографии (НРТ) расположена на 14 канале реактора ИБР-2 и предназначена для исследований внутренней структуры объектов с помощью нейтронной радиографии и томографии.

Метод нейтронной радиографии в современном мире занимает лидирующее положение среди других видов неразрушающего контроля. В данной методике за счет разной степени ослабления интенсивности нейтронного пучка при прохождении через материалы различного химического состава, плотности и толщины компонентов изучаемого образца получают информацию о внутреннем строении исследуемых материалов с пространственным разрешением на микронном уровне. Нейтронная радиография характеризуется более глубоким проникновением в толщу исследуемого материала по сравнению с комплементарным методом рентгеновской радиографии и обладает преимуществами при исследовании объектов, одновременно содержащих как легкие элементы (например, водород или литий), так и тяжелые элементы.

Основными узлами экспериментальной установки НРТ являются: система коллиматоров, формирующая пучок нейтронов; гониометр; система регистрации нейтронов и сбора данных.

Система коллиматоров состоит из трех вакуумированных труб общей длиной 18 м, внутри которых находятся семь цилиндрических коллиматоров, формирующих выходной нейтронный пучок с размерами 200х200 мм.

Нейтронный пучок, проходя через образец, испытывает поглощение и рассеяние на внутренних компонентах образца, что позволяет исследовать пространственное распределение химических элементов и их изотопов, внутренние трещины, сколы, скрытые элементы конструкций и другие особенности.

Прошедшие сквозь образец нейтроны, попадают на сцинтиллятор, который конвертирует их в видимый свет. Оптическое изображение попадает на CCD-чип высокочувствительной видеокамеры. Итоговое пространственное разрешение детекторной системы составляет 150 мкм. Высокий поток нейтронов на исследуемом образце определяет короткое время экспозиции (до 10 секунд). Для проведения томографических экспериментов используется гониометр с минимальным углом поворота 0.01⁰. Для снятия полной картины образец вращается на 180 или 360° с шагом 0.5°.

Основные характеристики

L/D отношение	200-2000
Диаметр апертуры D	10-50 мм
Расстояние апертура – образец L	10 м
Сечение пучка (в поле зрения камеры)	20x20 см²
Поток нейтронов	5.5(2)x10⁶ н/см²/с
Тип ПЗС-камеры	HAMAMATSU S12101
Активные пиксели
Размер пикселя (мкм)	2048x2048
Площадь ПЗС чипа (мм)	9x9
Разрядность	16 Bits
Метод охлаждения	Элемент Пелтье
Характеристики сцинтилляционного экрана	⁶LiF/ZnS сцинтиллятор Gadox сцинтиллятор
Пространственное разрешение	132 мкм
Обработка изображения	ImageJ, H-PITRE, VGStudio MAX 2.2 software

Публикации

1.Kozlenko D.P., Kichanov S.E., Lukin E.V., Rutkauskas A.V., Bokuchava G.D., Savenko B.N., Pakhnevich A.V., Rozanov A.Yu., Neutron Radiography Facility at IBR-2 High Flux Pulsed Reactor: First Results, Physics Procedia 69, 87 – 91 (2015).
2. Kozlenko D. P., Kichanov S. E., Lukin E. V., Rutkauskas A. V., Belushkin A. V., Bokuchava G. D., Savenko B. N. Neutron radiography and tomography facility at IBR-2 reactor, Phys. Part. Nuclei Lett., 13: 346 (2016).

3. K.M. Podurets, S.E. Kichanov, V.P. Glazkov, E.S. Kovalenko, M.M. Murashev, D.P. Kozlenko, E.V. Lukin, E.B. Yatsishina “Modern Methods of Neutron Radiography and Tomography in Studies of the Internal Structure of Objects”, Crystallography Reports, 66, 2, 254-266 (2021)
4. B. Bakirov, I. Saprykina, S. Kichanov, R. Mimokhod, N. Sudarev, D. Kozlenko “Phase Composition and Its Spatial Distribution in Antique Copper Coins: Neutron Tomography and Diffraction Studies”, Journal of Imaging, 7, 8, 129 (2021).
5. A. El Abd, M. Taman, S.E. Kichanov, E. Hamad, К.M. Nazarov “Implementation of capillary penetration coefficient on water sorptivity for porous building materials: An experimental study”, Construction and Building Materials, 298, 123758 (2021).
6. S. Kichanov, I. Saprykina, D. Kozlenko, K. Nazarov, E. Lukin, A.Rutkauskas, B. Savenko, “Studies of Ancient Russian Cultural Objects Using the Neutron Tomography Method” J. Imaging, 4(2), 25 (2018)

7. I. Yu. Zel, M. Kenessarin, S.E. Kichanov, M. Balasoiu, D.P. Kozlenko, K. Nazarov, M. Nicu, L. Ionascu, A.C. Dragolici, F. Dragolici “Spatial distribution of graphite in cement materials used for radioactive waste conditioning: An approach to analysis of neutron tomography data”, Cement and Concrete Composites, 119, 103993 (2021)
8. S.E. Kichanov, D.P. Kozlenko, A.K. Kirillov, E.V. Lukin, B. Abdurahimov, N.M. Belozerova, A.V. Rutkauskas, T.I. Ivankina, B.N. Savenko “A structural insight into the Chelyabinsk meteorite: neutron diffraction, tomography and Raman spectroscopy study”, SN Applied Sciences, 1:1563 (2019).