Анотація до роботи:

Прохорець С.І. Моделі та методи проектування нейтронографічної установки. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук за спеціальністю 01.05.02 – математичне моделювання та обчислювальні методи. – Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2007.

Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної задачі проектування складних фізичних та технологічних установок, що використовують ядерне випромінювання. В роботі дослыджуэться комплекс складних технічних приладів для отримання, транспорту та формування нейтронних пучків із заданим енергетичним діапазоном, отримання та візуалізації нейтронографічних зображень. Для вирішення задачі оптимального проектування нейтронографічної установки розглянуті основні властивості та фізичні процеси при взаємодії нейтронів та гамма-квантів з речовиною, необхідні для формалізації їх проходження крізь різні середовища. Проведено формалізацію процесу багаторазової взаємодії нейтрона з ядрами уповільнюючого середовища. Розглянута формалізація процесів взаємодії нейтронів з речовиною використовується як імітаційна модель для створення спеціалізованого та універсального програмних комплексів.

Розглянуто методи формалізації електрофізичних характеристик позиційно-чутливого детектору нейтронографічних зображень та визначена функція цілі та система обмежень на керовані параметри при його проектуванні. Оцінено потоки нетйронів на виході системи формування.

У дисертаційній роботі надано результати досліджень, які до теперішнього часу не знайшли розповсюдження в Україні та є вирішенням актуальної задачі проектування фізичних та технологічних установок, які використовують радіаційні технології з нейтронами. У процесі досліджень отримано результати, які дозволили створити одну із складових проектування – математичні моделі, алгоритм та програми для моделювання та аналізу об'єкту, що моделюється.

Аналіз отриманих в дисертаційній роботі наукових та практичних результатів дозволяє зробити такі висновки.

1. Виконано системний аналіз процесів отримання та транспорту нейтронів крізь складне середовище та візуалізації нейтронографічного зображення, що дозволило вперше сформулювати та вирішити задачу оптимального проектування нейтронографічної установки на електронному прискорювачі з розбивкою її на декілька складових частин.

2. Вперше визначено функцію цілі та систему обмежень при проектуванні нейтронографічної установки, що дозволяє виділити її основні характеристики та проводити аналіз на всіх етапах проектування.

3. Отримав подальший розвиток розрахунок ємностей в детекторі нейтронографічного зображення з використанням методів варіаційного числення, що, по-перше, дозволило на етапі проектування обґрунтувати та оптимізувати просторову роздільність напівпровідникового стрип-детектору в залежності від керованих параметрів системи позиційно-чутливий детектор – електроніка зчитування інформації та, по-друге, показати, що повністю збіднений кремнієвий напівпровідниковий стрип-детектор можна розглядати як діелектрик з нанесеними на його поверхні методом літографії провідними смужками.

4. Вперше на основі розроблених математичних моделей та алгоритмів створені програмні комплекси для проектування пристроїв, що використовують гамма-кванти та нейтрони; показано, що для оптимального проектування таких пристроїв найбільш доцільним є застосування методу напрямленого пошуку у поєднанні з методом статистичних випробувань.

5. Вперше на етапі проектування нейтронографічної установки (НР) показано, що особливості формування нейтронного пучку для НР установки дозволяють використовувати для його отримання не тільки сформований (“точечний”), але й “широкий” пучок електронів, розподілений по великій площині нейтроноутворюючої мішені, способом сканування її пучком з технологічного прискорювача електронів.

6. Обгрунтовано доцільність використання оптимізаційного проектування для розробки методу пасивного контролю вмісту трансуранових елементів в контейнерах з радіоактивними відходами Чорнобильського походження та одночасного отримання інформації про змінювання енергетичних спектрів нейтронів в нейтронографічній установці.

7. Наукові положення, висновки та рекомендації, що викладені в дисертації, використовуються в Інституті фізики високих енергій та ядерної фізики ННЦ ХФТІ НАН України та Інституті проблем безпеки атомних електростанцій (ІПБ АЕС) НАН України, що підтверджено актами впровадження.

8. Перспективним напрямком розвитку досліджень, викладених в дисертації, є застосування та розповсюдження отриманих результатів на проектування та моделювання наукових та технологічних установок, які використовують ядерні технології, в нових безпечних енергетичних установках, науці, промисловості, медицині, митному контролі та охороні довколишнього середовища.

Публікації автора:

1. Batiy V.G., Dovbnya A.N., Prokhorets S.I., Prokhorets I.M., Kuzmenko V.A., Slabospitskiy R.P., Khazhmuradov M.A., Shevchenko N.G., Shmatko E.S.. Development of mathematical and experimental model of neutron radiography set up // Problems of atomic science and technology. Ser. “Nuclear physics investigations”(41). – 2003. – №2. – P. 116-117.

2. Прохорец И.М., Прохорец С.И., Хажмурадов М.А. Математические модели прохождения нейтронов через вещество // Радиоэлектроника и информатика. – 2003. – №1. – C. 124-128.

3. Прохорец И.М., Прохорец С.И., Хажмурадов М.А. Алгоритм моделирования процессов прохождения нейтронов через вещество // Радиоэлектроника и информатика. – 2003. – №4. – С. 125-129.

4. Dovbnya A.N., Prokhorets I.M., Prokhorets S.I., Slabospitskiy R.P., Khazhmuradov M.A. Mathematical simulation of the neutron interaction with matter // Problems of atomic science and technology. Ser. Nuclear physics investigations(43). – 2004. – №2. – P. 217-219.

5. Прохорец С.И., Хажмурадов М.А.. Оптимизация параметров установки для нейтронной радиографии // АСУ и приборы автоматики. – 2004. – Вып. 126. – С. 4-9.

6. Prokhorets S.I., Prokhorets I.M., Khazhmuradov M.A. Formulation of criterion functional and set of constraints in the problems of physical settings designing // Problems of atomic science and technology. Ser. Nuclear physics investigations(44). – 2004. – №5. – P. 108-111.

7. Батий В.Г., Прохорец С.И., Хажмурадов М.А. Прохорец И.М., Егоров В.В., Рудько В.М., Щербин В.Н. Кочнев Н.А. Расчет нейтронного и гамма-излучения топливосодержащих материалов // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. – 2004. – Вып. 1. – С. 80-87.

8. Батий В.Г., Прохорец С.И., Рудько В.М., Прохорец И.М., Стоянов А.И., Хажмурадов М.А., Щербин В.Н. Математическое моделирование процесса измерения ТУЭ в радиоактивных отходах // Сборник научных трудов СНИЯЭиП. – 2004. – № 12. – С. 303-310.

9. Прохорец С.И., Прохорец И.М., Торговкин А.В. Определение напряжения обеднения кремниевого стрип-детектора // Приборы и техника эксперимента. – 2003. – №2. – С. 24-27.

10. Прохорец С.И. Расчет параметров полосковых элементов модулей стрип-детекторов // АСУ и приборы автоматики. – 2002. – Вып. 120. – С. 131-137.

11. Ayzatskiy M.I., Dovbnya A.M., Khazhmuradov M.A., Prokhorets I.M., Prokhorets S.I., Rudychev Y.V. Applying of the program codes for modeling the electron accelerator driven subcritical assembly // Problems of atomic science and technology. Ser. “Nuclear physics investigations”(45). – 2005. – № 6. – P. 159-161.

12. Ayzatskiy M.I., Dovbnya A.M., Khazhmuradov M.A., Prokhorets I.M., Prokhorets S.I., Rudychev Y.V. Applying of the program codes for modeling the electron accelerator driven subcritical assembly // Problems of atomic science and technology. Ser. “Nuclear physics investigations”(45). – 2005. – № 6. – P. 159-161.

13. Прохорец С.И., Прохорец И.М., Хажмурадов М.А. Моделирование электрофизических параметров при проектировании и исследовании стрип-детекторов // Труды четвертой международной научно-практической конференции «Современные информационные и электронные технологии». Одесса, Украина. – 19-23 мая 2003 г. – С. 245.

14. Dovbnya A.N., Prokhorets I.M., Prokhorets S.I., Rudychev Ye.V., Khazhmuradov M.A. Subcritical assembly parameters estimation // Матеріали українсько-американського семінару “Установка з підкритичною збіркою, керована прискорювачем часток”. – Харків. – 24-25 лютого 2005 г. – C. 26-32.

15. Батий В.Г., Прохорец С.И., Егоров В.В., Кузьменко В.А., Щербин В.Н. Кочнев Н.А., Прохорец И.М., Хажмурадов М.А. Расчет нейтронного и гамма излучений лавообразных топливосодержащих материалов // LIV международное совещание по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра «Ядро-2004». Тезисы докладов. – Белгород. – 22-25 июня 2004г. – C. 225-226.

16. Dovbnya A.N., Prokhorets I.M., Prokhorets S.I., Rudychev Ye.V., Khazhmuradov M.A. Subcritical assembly parameters estimation // Матеріали українсько-американського семінару “Установка з підкритичною збіркою, керована прискорювачем часток”. – Харків. – 24-25 лютого 2005 г. – C. 26-32.

17. Довбня А.Н., Прохорец И.М., Прохорец С.И., Рудычев Е.В., Хажмурадов М.А. Исследование особенностей материалов для нейтронопроизводящей мишени // Тезисы докладов IV конференции по физике высоких энергий, ядерной физике и ускорителям. – Харьков, 27 февраля – 3 марта 2006 г. – С. 60.

18. Батий В.Г., Кузьменко В.А., Рудько В.М., Щербин В.Н., Кочнев Н.А., Прохорец И.М., Прохорец С.И., Хажмурадов М.А. Расчет нейтронного и гамма излучения ТСМ // Тезисы докладов VI Конференції Міжнародного Чорнобильського центру «2003. Міжнародне співробітництво – Чорнобилю». – Славутич (Украина), 9-12 сентября 2003 г. – С. 82.

19. Батий В.Г., Ненахов А.Н., Федорченко Д.В., Прохорец И.М., Прохорец С.И., Хажмурадов М.А. Оптимизация биозащиты Pu-Be источника нейтронов // Тезисы докладов III конференции по физике высоких энергий, ядерной физике и ускорителям. – Харьков, 28 февраля – 4 марта 2005 г. – С. 58.