Установка МИГ (многоцелевой импульсный генератор)

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

УСТАНОВКА «МНОГОЦЕЛЕВОЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ГЕНЕРАТОР» (МИГ). ГОД СОЗДАНИЯ УСТАНОВКИ: 1990

Установка «МИГ» является низкоимпедансным генератором на основе накопителей с водяной изоляцией мультитераваттной мощности с энергозапасом в первичной накопительной емкости ~0.5 МДж. Возможные применения зависят от используемой в генераторе нагрузки: генерация сверхмощных импульсов рентгеновского и гамма-излучения, для исследований по инерциальному термоядерному синтезу, для исследований вещества в условиях экстремально высоких энерговкладов, развитие электроразрядных методов синтеза новых материалов при импульсных высокоэнергетических воздействиях. 

Генератор обладает следующими параметрами: длина передающих линий генератора составляет 6 м, диаметр 2.3 м, амплитуда тока до 3 МА с временем нарастания ~100 нс, амплитуда напряжения до 4 МВ. 

НАПРАВЛЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

Основные области работ, в том числе, по приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники в Российской Федерации, следующие:

• воздействие сверхсильного магнитного поля на металлы и устойчивость сжатия плазменных лайнеров в конфигурациях, перспективных с точки зрения реализации управляемого термоядерного синтеза; 
• исследования поведения веществ в условиях экстремально высоких давлений и температур;
• генерация мощных импульсов мягкого и сверхжесткого рентгеновского излучения, в том числе в рамках оборонзаказа: в режиме работы на плазменный лайнер при амплитуде тока до 3 МА может быть реализован источник мягкого рентгеновского излучения с энергией квантов 0.1—5 кэВ с мощностью выше двух тераватт; в режиме вакуумного диода могут быть реализованы источники как жесткого рентгеновского излучения (с энергией квантов 20—100 кэВ), так и гамма излучения (со средней энергией квантов до 1.2 МэВ); 
• разработка импульсных радиографических источников излучения сверхжесткого рентгеновского диапазона спектра; 
• развитие электроразрядных методов синтеза новых материалов при импульсных высокоэнергетических воздействиях.

Работы на УНУ «МИГ» выполнялись в интересах следующих организаций: ИСЭ СО РАН (г. Томск), ИЭФ УрО РАН (г. Екатеринбург), ОСМ ТНЦ СО РАН (г. Томск), ИОФ РАН (г. Москва), УрФУ (г. Екатеринбург), (Росатом в интересах Министерства обороны РФ, и др.

НАПРАВЛЕНИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ, ПРОВОДИМЫХ НА УНУ:

• Генерация мощных импульсов рентгеновского излучения;
• электрофизика мощных импульсных высокоэнергетических воздействий;
• Исследование крупномасштабных неустойчивостей, развивающихся при распространении по проводнику волны нелинейной диффузии магнитного поля;
• Исследование поверхностного плазмообразования в переходном режиме электрического взрыва проводников;
• Разработка электроразрядных методов синтеза наноразмерных ультрадисперсных порошков различного фазового и химического составов при импульсных  высокоэнергетических воздействиях.

ПРИОРИТЕТНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ (УКАЗ ПРЕЗИДЕНТА РФ N 899):

Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика.

ПРИОРИТЕТНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СТРАТЕГИИ НТР РФ (П. 20):

экологически чистая и ресурсосберегающая энергетика, глубокая переработка углеводородного сырья, новые источники энергии.

ГЛАВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА, ОБОСНОВАНИЕ УНИКАЛЬНОСТИ УСТАНОВКИ, В ТОМ ЧИСЛЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ УНУ С СУЩЕСТВУЮЩИМИ АНАЛОГАМИ, МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ И МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОСТЬ УНУ:

Установка «МИГ» (многоцелевой импульсный генератор) представляет собой компактный импульсный генератор тераваттного уровня мощности, позволяющий в различных режимах работы достигать амплитуды импульсного напряжения до 4 МВ и амплитуды импульсного тока до 3 МА с временем нарастания 100 нс для работ с мощными электронными пучками, плазменными лайнерами, по скиновому взрыву металлов и исследованию фазовых превращений вещества при сверхвысоких давлениях. По совокупности параметров аналогичных установок в России и в мире не существует. 

Генератор «МИГ» построен по схеме: линейный импульсный трансформатор, водяные формирующие линии, нагрузка. В качестве первичного накопителя энергии используется конденсаторная батарея с общим энергозапасом ~ 0.5 МДж.

 
НАИБОЛЕЕ ЗНАЧИМЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ (КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ): 

• Исследованы основные процессы (динамика сжатия, неустойчивости и возможности их подавления, излучательные характеристики, механизмы энергопоглощения и т.п.) в наносекундных Z-пинчах. 
• Определены основные закономерности и продемонстрирована возможность получения с помощью Z-пинча мегагаусных магнитных полей и мягкого рентгеновского излучения (МРИ). 
• Разработаны и совершенствуются адекватные эксперименту расчетные (МРГД) модели, описывающие поведение токонесущей плотной излучающей высокотемпературной плазмы. 
• Выявлены основные закономерности формирования эффективной генерации и реализованы практически в высоковольтных вакуумных диодах мощные электронные потоки в широком диапазоне параметров (t = 5-150 нс, U = (0,7-5) МВ, I = 0.1-1,5 МA) на различных площадях. 
• Получены рекордные по ряду параметров (мощность, длительность) импульсы сверхжесткого рентгеновского (hn = 20-100кэВ) и g-излучения для исследований по радиационной стойкости материалов.

СОСТАВ УНУ И ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ:

Водяные формирующие линии
Фирма-изготовитель: ИСЭ СО РАН
Страна происхождения фирмы-изготовителя: Россия
Год выпуска: 1990
Количество единиц: 3
Назначение, краткая характеристика: Первая формирующая линия обладает волновым сопротивлением 1.3 Ом и электрической длиной 75 нс. Время зарядки первой формирующей линии ~1 мкс. Коммутация на вторую линию осуществляется одноканальным неуправляемым водяным разрядником. Вторая формирующая линия с электрической длиной 26 нс и импедансом 0.65 Ом. Время зарядки ~200 нс. Коммутация на передающую линию осуществляется девятиканальным водяным разрядником. Передающая линия обладает волновым сопротивлением 0.65 Ом, электрической длиной 45 нс и непосредственно соединяется с нагрузочным узлом установки по вакуумной магнитоизолированной линии.

Измерительный комплекс
Фирма-изготовитель: ИСЭ СО РАН
Страна происхождения фирмы-изготовителя: Россия
Год выпуска: 2005
Количество единиц: 1
Назначение, краткая характеристика: Комплекс оборудования и программного обеспечения для регистрации и последующей обработки сигналов установки "МИГ" в составе: Осциллографы Tektronix TDS 220 - 3 шт; Осциллографы Tektronix TDS 2024 - 1 шт; Осциллографы Tektronix TDS 640 - 1 шт; Осциллографы Tektronix TDS 3054C - 1 шт; Осциллографы Tektronix TDS 2014B - 1 шт; Ослабители высоковольтные Т-образные, коаксиальной сборки, выполнены на радиочастотных резисторах марки C-2-10-2; Компьютерное оборудование для считывания, записи и сохранения осциллограмм. Четырехкадровая оптическая камера HSFC-Pro с длительностью экспозиции 3 нс. Вакуумные рентгеновские датчики.

Компрессор
Фирма-изготовитель: Remeza
Страна происхождения фирмы-изготовителя: Белоруссия
Год выпуска: 2007
Количество единиц: 1
Назначение, краткая характеристика: Система подготовки сжатого воздуха.

Конденсатор ИК-40-5
Фирма-изготовитель: ОАО «Серпуховский конденсаторный завод «КВАР»
Страна происхождения фирмы-изготовителя: Россия
Год выпуска: 2000
Количество единиц: 104
Назначение, краткая характеристика: В составе первичной накопительной емкости

Линейный импульсный трансформатор
Фирма-изготовитель: ИСЭ СО РАН
Страна происхождения фирмы-изготовителя: Россия
Год выпуска: 2001
Количество единиц: 1
Назначение, краткая характеристика: Линейный импульсный трансформатор длиной 6 метров состоит из 26 индукторов. На каждый индуктор подключено по 4 конденсатора первичного накопителя. Ударная емкость трансформатора ~190 нФ, амплитуда напряжения более 2 МВ

Насос диффузионный
Фирма-изготовитель: Вакма
Страна происхождения фирмы-изготовителя: СССР (до 1991 года включительно)
Год выпуска: 1988
Количество единиц: 1
Назначение, краткая характеристика: Агрегат высоковакуумный паромаслянный АВП-250 Для откачки вакуумной камеры установки "МИГ" до 10^-5 мм.рт.ст.

Насос форвакуумный
Фирма-изготовитель: НПО Насосэнергомаш
Страна происхождения фирмы-изготовителя: СССР (до 1991 года включительно)
Год выпуска: 1990
Количество единиц: 1
Назначение, краткая характеристика: АВЗ-20Д для откачки вакуумной камеры установки "МИГ"

Установка осушки воздуха
Фирма-изготовитель: Zander Aufbereltungs-technik GmbH
Страна происхождения фирмы-изготовителя: Германия
Год выпуска: 2006
Количество единиц: 1
Назначение, краткая характеристика: Установка подготовки сухого воздуха (температура точки росы -50° С для наполнения разрядников первичной конденсаторной батареи.

СВЕДЕНИЯ О КАЛЕНДАРНОЙ ЗАГРУЗКЕ НАУЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Текущая загрузка УНУ «МИГ»: 93 %

Текущая загрузка УНУ в интересах внешних организаций-пользователей: 7 %

ПЕРЕЧЕНЬ ОКАЗЫВАЕМЫХ ТИПОВЫХ УСЛУГ С УКАЗАНИЕМ ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ УСЛУГИ И/ИЛИ ВЫПОЛНЯЕМЫХ РАБОТ И ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ СТОИМОСТИ

Услуги УНУ «МИГ» не являются типовыми, и обговариваются с потенциальными заказчиками исходя из основных направлений исследований, приведенных в разделе «Общие сведения».

Расчет стоимости услуг осуществляется по запросу методом прямого калькулирования затрат.

ПОРЯДОК РАСЧЕТА СТОИМОСТИ НЕСТАНДАРТНЫХ УСЛУГ

Расчет стоимости нетиповых услуг осуществляется методом прямого калькулирования затрат.

РЕГЛАМЕНТ ДОСТУПА К УНУ "МИГ"

1. Порядок выполнения работ и осуществления экспериментальных разработок в интересах третьих лиц: ИСЭ СО РАН предоставляет возможность проведения научных исследований на уникальной установке «МИГ» посредством заключения договора на научно-исследовательские работы по соответствующей теме. Проект договора на выполнение научно-исследовательских работ размещен в одноименном разделе. В ходе преддоговорных переговоров и при исполнении договора его положения могут быть изменены по соглашению сторон.
2. Условия допуска третьих лиц к работе на оборудовании: Работы на УНУ «МИГ» осуществляются обученными сотрудниками отдела высоких плотностей энергии ИСЭ СО РАН или под их контролем третьими лицами, с которыми был заключен договор на выполнение научно-исследовательских работ.

ПРОЕКТ ДОГОВОРА НА ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТ И ОКАЗАНИЯ УСЛУГ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ, А ТАКЖЕ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАЗРАБОТОК

Текст Проекта договора на выполнение научно-исследовательских работ. 
В ходе преддоговорных переговоров и при исполнении договора его положения могут быть изменены по соглашению сторон.

ФОРМА ЗАЯВКИ НА ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТ И ОКАЗАНИЕ УСЛУГ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ, А ТАКЖЕ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАЗРАБОТОК

Форма заявки (pdf)

Форма заявки (doc)

ПЕРЕЧЕНЬ ИМЕЮЩИХСЯ МЕТОДИК / МЕТОДОВ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

• методика измерения импульсов напряжения мегавольтного диапазона и тока мегаамперного диапазона со временем нарастания порядка 100 нс;
• методика измерения скорости проникновения магнитного поля мегагауссного диапазона в металлы;
• методика определения параметров ионизирующего излучения;
• методика экспериментальных исследований по изучению поверхностного плазмообразования в быстронарастающих магнитных полях мегагаусcного диапазона

Оборудование, входящее в состав УНУ «МИГ», является уникальным. Метрологическое обеспечение оборудования УНУ осуществляется на основе методик измерений, разработанных в ИСЭ СО РАН.

В соответствии с частью 3 статьи 1 Федерального закона №102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений», данные методики не относятся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений. На основании этого и в соответствии с пунктом 4.3 ГОСТ Р 8.563—2009 «Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений», данные методики не подлежат обязательной метрологической экспертизе, которую проводят государственные научные метрологические институты, соответственно, не требуется аттестация методик измерений, а также передача сведений в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений.

ПЛАН РАБОТЫ УНУ

1. Тема НИР в рамках государственного задания рег. № НИОКТР 121040800175-3. «Электрофизика импульсных высокоэнергетических воздействий, научно-технические основы создания элементной базы мощных импульсных источников электрической энергии» (2021-2025 гг.).
2. Проект РФФИ №20-21-00036 Росатом. «Исследование воздействия импульсных сверхсильных магнитных полей на поверхность материалов» (2020-2023 гг);
3. Опытно-конструкторская работа «Разработка, изготовление и испытание макетов критических систем ускорителя электронов с длительностью импульса 10 нс» по договору № 17536/328 с АО НИИ ЭФА им. Ефремова, Санкт-Петербург (2023-2023).

РУКОВОДИТЕЛЬ РАБОТ НА УНУ «МИГ»:

Лабецкая Наталья Анатольевна
младший научный сотрудник
отдела высоких плотностей энергии (ОВПЭ)
тел.: 8 (3822) 49-21-33
E-mail: na.labetskaya@hcei.ru

АДРЕС МЕСТОНАХОЖДЕНИЯ УНУ «МИГ»:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт сильноточной электроники
Сибирского отделения Российской академии наук
634055, г. Томск, пр. Академический, д. 2/3

директор ИСЭ СО РАН 
Романченко Илья Викторович, д.ф.-м.н.
тел. 8 (3822) 49-15-44
E-mail: iv.romanchenko@hcei.ru