Infrastructura de cercetare

• Instalație destinată realizării transferului izotopic din faza lichidă în faza gazoasă, constituită din coloana de schimb izotopic (DN100, lungime activa 5 m), vase, conducte și pompe de proces, schimbătoare de căldură, vane și instrumentație de măsura și control proces;

• Sistem pentru caracterizare catalizatori si umpluturi LPCE constituit din format din doua circuite complementare (unul pentru testarea catalizatorilor prin proces de schimb izotopic catalizat in faza de vapori si celalalt pentru caracterizarea umpluturilor hidrofile/mixte cu lungimi pana la 1,4 m), care impreuna permit caracterizarea de umpluturi pentru coloane de tip LPCE;

• Sistem combinat de electroliză și schimb izotopic catalizat – CECE constituit dintr-o coloană DN35 și o lungimă activă de 5 m, un electrolizor de tip PEM cu un debit maxim de 2 Nm³/h, coloana de stripare, vase, conducte și pompe de proces, schimbătoare de căldura, vane și instrumentație de măsura și control proces;

• Instalația criogeniăa distilare hidrogen constituită în principal din Coldbox pentru distilare criogenică – un echipament unicat, în construcţie specială pentru a îndeplini cerinţele cascadei de distilare şi a instrumentaţiei aferente care sunt amplasate la interior. Presiune de funcţionare: 10E-6 mbar; diametru 1,2 m; lungime 9,6 m; material otel inox 316. Condițiile de operare: vid înaintat pentru asigurarea condiţiilor de operare ale cascadei de distilare şi atmosferă de gaz inert în zona amplasării instrumentaţiei şi echipamentelor de vehiculare. Coldbox-ul include o cascadă formată din 4 coloane de distilare cu diametre între DN100 și DN10, schimbătoare de caldură, echipamente de vehiculare gaze, instrumentație și control proces. Cascada a fost dimensionată pentru procesarea a 7,18 Nm3/h deuteriu în domeniul de temperaturi 22 -25 K.

• Trei boxe cu mănuşi – pentru aplicații cu tritiu, Volum interior 4 m³ echipate cu valvă de descărcare: descarcă la 3 mbar; Măsurătoare de presiune diferenţială (-10 ÷ +5 mbar) între atmosfera interioară şi presiunea ambiantă. Traductor de presiune: domeniul calibrat: -10…5 mbar; Precizie: +/- 0.065%; Traductor de temp: domeniu: 0 ̊C ÷ 150 ̊C; Element sensibil Pt100, clasa de precizie B; Manometru de vid: Domeniu: (-10 mbar ÷ 6 mbar) Cls de precizie: 1.6 Detector de hidrogen: senzor de hidrogen electrochimic (EC) domeniu (0 ÷1000ppm). Detector de oxigen: Analizor de oxigen domeniu: 0-1000 ppm; Timp de raspuns: T<5 sec. 100-1000ppm; Detector de umiditate: Domeniu: 0-1000 ppm;Precizie: ÷ 5%.

• Stand dezvoltare proces de electroliză aplicabil pentru fluide tritiate bazat pe 2 celule de electroliza de tip PEM, vase apa/gaz, schimbătoare de căldura, instrumentație și control, pompă recirculare apă capacitate de producere până la 4 Nm³/h hidrogen tritiat.

• Spectroscopul FT-IR TENSOR 27 poate identifica, cuantifica și verifica rapid probele. Combină cea mai înaltă performanță și o flexibilitate remarcabilă cu o interfață intuitivă și ușor de utilizat. Radiația luminoasă este trecută prin eșantion, unde o parte este absorbită de eșantion, trece prin eșantion și cealaltă parte este transmisă. Spectrul rezultat reprezintă absorbția și transmiterea moleculară, creând imprimarea probei analizate. Spectrometrul este utilizat pentru a determina concentrația de deuteriu din apa grea și este calibrat pentru două intervale de concentrație 1,94-9,89% și 90-99,99% (procent masice) D2O și intervalul va fi extins.

• Spectroscopul INVENIO R este un spectroscop cu transformata Fourier FT IR pentru aplicații de cercetare-dezvoltare. Este conceput pentru analize calitative și cantitative prin intermediul masuratorilor spectroscopice FT IR în transmisie, reflexie și ATR. Este potrivit pentru probe solide, lichide si gaze care absorb sau transmit lumina infraroșie.

• Echipamentul DSA 100 măsoara unghiurile de contact formate de picătura de lichid și o suprafață solidă, în vederea determinării hidrofobicității suprafeței solide. Domeniul de măsura este exprimat în GRADE DE INCLINATIE (o). Unghiuri mici de contact (<90^o) corespund unui nivel mare de udabilitate (suprafață hidrofilă), iar unghiurile mari (>90^o) corespund unui nivel scăzut de udabilitate a suprafeței (suprafață hidrofobă). Metoda constă în dispunerea unei picături de lichid pe o suprafață solidă și măsurarea unghiului de contact pe care aceasta îl formează cu suprafața.

• Sistem cromatografic pentru separarea Heliului 3 – Sistem cromatografic SRI 8610C, compus din: Sistem de introducere probe (două valve VALCO); Sistem de introducere și control al gazului purtător; Două coloane cromatografice (interschimbabile), una cu umplutura de oxid de aluminiu dopat cu fier, și una cu umplutura de sită moleculară 5A, operate la niveluri de temperatură diferite (de la temperaturi criogenice la +250 grade Celsius); incinta termostatabila (30-250 grade Celsius); vas dewar (pentru temperaturi criogenice, de pana la 77K), doi senzori: un detector cu conductivitate termică (TCD – thermal conductivity detector) și unul cu ionizare de heliu (HID – helium ionization detector)

• Sistem de măsurare a proprietăților fizice – PPMS – determină proprietăți electronice de transport ale materialelor superconductoare (fire, filme subțiri/ultra-subțiri). Este echipat cu un sistem de răcire criogenic în conjucție cu un microprocesor controlat ce permite comutarea între diferite configurații de măsurător (ex. măsurători ale rezistenței electrice dependente de temperatură (2K – 300K) şi curenți de intrare de până la 4A în diverse câmpuri magnetice (până la ±9 T); măsurători ale rezistenței electrice dependente de câmpul magnetic (0-9 T) în diverse domenii de temperatură (2-300K); măsurători de magnetorezistență şi efect Hall, caracteristici I-V, densități de curent critic).

• Sistem de co-depunere in plasmă – AJA Int. Orion 8, echipat cu două magnetroane DC și două magnetroane RF, permite fabricarea diferitelor tipuri de filme subțiri și straturi multiple în condiții prestabilite de fluenta a gazului purtător (e.g., Ar), la diferite temperaturi ale substratului (i.e., de până la 850 °C). Magnetroanele pot fi operate independent, astfel încât se pot obține materiale compozite cu stoichiometrii diferite pe substraturi de până la 6″ în diametru.

• Spectrometru de masă cu quadrupol EXTREL MAX 300-LG, conceput pentru analiza cantitativă a gazelor și vaporilor în intervalul de masă 2-300 amu. Oferă monitorizarea în timp real a concentrațiilor de gaze cu sensibilitate ridicată și limite de detecție scăzute. Sistemul dispune de un analizor de masă quadrupol, care permite detectarea mai multor componente dintr-un flux de probă. Folosește ionizare prin impact de electroni, cu filamente din wolfram și polaritate pozitivă a ionilor. Ionii sunt detectați fie de un detector Faraday, fie de un multiplicator de electroni, acesta din urmă oferind o sensibilitate îmbunătățită. MAX 300-LG funcționează într-un mediu de vacum inalt, echipat cu o pompă mecanică și o pompă turbo. Sistemul include încălzitoare de intrare pentru a preveni condensarea și a asigura integritatea probei în timpul funcționării.

• Spectrometru de masă avansat cu quadrupol Hiden Analytical HPR-20 DLS, conceput pentru analiza continuă a gazelor și vaporilor, în principal la presiuni apropiate de atmosferice. Oferă monitorizarea în timp real a amestecurilor complexe de gaze, izotopilor de hidrogen și gazelor ușoare. Sistemul dispune de un filtru de masă quadrupol cu diametru de 20 mm, pentru rezoluție ultra-înaltă a maselor și o sursă de alimentare RF cu două zone, care permite operarea în două moduri: rezoluție ultra-înaltă (1-20 amu) și stabilitate ultra-înaltă (1-200 amu). HPR-20 DLS utilizează ionizarea prin impact de electroni și un detector cu multiplicator de electroni pentru numărarea pulsurilor ionice, asigurând limite de detecție extrem de scăzute. Sistemul oferă timpi de răspuns rapizi, mai mici de 300 ms, și viteze de scanare de până la 650 de măsurători pe secundă. Este echipat cu un inlet încălzit asigurând o analiză rapidă și eficientă a gazelor.

• Instalatie pentru caracterizarea extractiei izotopior de hidrogen intr-un aliaj de PbLi, compusa din circuitul principal PbLi în buclă închisă cu circulație forțată a eutecticului, pompa electromagnetică, sistem de injecție a gazului (H2, D2, T2), sistemul de extracție, Glove Box (protejează eutecticul PbLi de oxidare în timpul procesului de topire și purificare – utilizează gaze inerte).

• Sistem de acoperire sputtering – Camera procesare: camera de vid din Al şi prevăzută cu încărcare frontal; spaţiu pentru 4 catozi schimbabili de 100 mm diametru, doi care să funcţioneze în curent continuu şi doi în curent de radio frecvenţă; traseu de pompare 200 mm pentru o viteză de pompaj efectivă adecvată; sistem de control; sistem de susţinere a substratului; sistem de măsură a vidului; sistem de alimentare cu gaz; sistem de pompaj; sistem de transfer în vid; sistem de pre-încălzire a suportului de probă până la maxim 300° C; sistem de curăţare a substratului şi reglare în regim RF. Sistem flexibil pentru aplicaţii în cercetare şi/sau producţie de serie mică. Acest sistem este pretabil la depuneri de materiale în straturi subţiri pe o varietate de substraturi prin tehnologia PVD. Mai puţin de 5 sisteme de acest tip, în diverse configuraţii, în ţară.

Lant spectrometric de inalta rezolutie tip Ortec cu scutul de plumb pentru fond scazut

Spectrometria gama este o tehnica nucleara utilizata pentru determinarea radionuclizilor emitatori de radiatii gama prezenti in diferite tipuri de probe.

Masurarea prin spectrometrie gama se efectueaza utilizand un lant spectrometric format din detector coaxial, HPGe cu eficienta relativa de 65 %, incinta de plumb de fond scazut si analizor pentru spectrometrie gama tip DSPEC, fabricatie Ortec. Domeniul energetic in care se realizeaza analiza este de la 0 keV la 2000 keV.  Pachet software GammaVision pentru analize complete, calitative si cantitative.

Radiometrul Protean PIC MPC 9300

Permite masurarea concentratiilor radioactive alfa si beta globale, in diferite medii si pentru diferite materiale printr-un sistem de masurare beta si alfa-globala de fond scazut.

MPC 9300 este un radiometru tip contor proportional cu curgere de gaz P10, fereastra ultrasubtire, si cu detector amplasat in ecran de plumb incorporat.  Reglajul debitului nominal de curgere este de 60 cc/min.

Aplicatii:

• Masurarea concentratiilor radioactive alfa si beta globale din o gama larga de probe de natura diversa- solide, lichide, filtre aerosoli

       Monitor portabil de masurare a radonului Pylon AB-5

Masuratori al concentratiei de radon se efectueaza cu ajutorul monitorului de radon Pylon AB-5. Acesta prezinta o gama de ansambluri modulare care pot fi folosite la masurarea radonului in diferite medii: aer, apa si  gazul din sol.

 

Sistem complex de preparare a probelor de mediu in vederea aducerii acestora in diferite matrici, pentru determinarea radioactivitatii

• Matrice apa (apa de suprafata apa subterana, apa de ploaie, apa potabila, apa reziduala industriala si apa uzata/reziduala menajera, etc)

Pre-evaporarea probelor matrice apa se realizeaza folosind baia de nisip HT82, urmata fiind de evaporare la sistemul de uscare cu becuri infrarosu. In functie de metoda de masurarea aleasa, probele de apa sunt calcinate folosind cuptorul de calcinare Nobertherm.

• Matrice sol (sol din grădini, ferme, zone urbane, zone industriale, precum și pentru soluri neafectate de activități umane; sediment din rauri si cursuri de apa interioara, lacuri si ape statatoare; namoluri din instalatii de epurare a apelor uzate, instalatii de tratare a apei, procese industriale)

Probele sunt uscate in cuptorul de uscare Thermo, macinate cu ajutorul morii cu bile Frisch  apoi cernute folosind Sistemul de sitare Retsch

• Matrice cenusa (diverse specii de plante din flora terestra (iarba), inclusiv specii de ciuperci, muschi, licheni, sub forma intreaga sau e parti ale acestor plante; specii de animale din fauna acvatica (peste, moluste, scoici); flora acvatica (alge, stuf, etc); produse alimentare de origine animala (carne, oua, lapte) si non-animala (legume, fructe, cereale, etc).

Etapele de preparare a probelor in vederea aducerii lor in matrice cenusa constau in: uscare in etuva Venticell, calcinare in cuptorul de calcinare Nabertherm, cernere folosind sistemul de sitare Retsch.

Aplicatii:

• Masurarea activitatii alfa globale si beta globale in probe de mediu
• Identificarea si determinarea cantitativa a radionuclizilor emitatori de radiatii gama prin spectrometrie de inalta rezolutie in probe de mediu
• Determinarea concentratiei de radon.

Spectrometru cu scintilatie lichida TRICARB 2800TR

Acest spectrometru, produs de PerkinElmer, prevazut cu calibrare automata si sistem de reducere a background-ului TR-LSC^TM (Time Resolved  Liquid Scintillation Counting), este utilizat pentru determinarea activitatii specifice a tritiului din diferite tipuri de probe de apa (apa reziduala provenita din procese tehnologice, urina personalului expus profesional si apa de alimentare a instalatiei Pilot Experimental de Separare a Tritiului si Deuteriului).

Spectrometre cu scintilatie lichida de nivel scazut QUANTULUS 1220

Spectrometrele cu scintilatie lichida de nivel scazut Quantulus 1220 din dotarea laboratorului, unul produs de Wallac Oy, Finlanda si altul de PerkinElmer, SUA, sunt echipamente  dedicate masuratorilor de mediu, cu performante de necontestat in masurari de nivel scazut al tritiului si ¹⁴C. Acestea sunt utilizate pentru determinarea activitatii specifice a tritiului (ca si apa) sau ¹⁴C (ca si CO₂) din probe de apa, sol, sediment, vegetatie si alimente, dupa amestecarea cu cocktailuri de scintilatie specifice.

Sistem complex de preparare a probelor de mediu pentru determinarea activitatii concentratiei de tritiu prin metoda scintilatiei lichide

Se utilizeaza pentru prepararea probelor de apa, aer, sol, sediment, vegetatie si alimente. Procesele aplicate la prepararea probelor sunt:

• distilarea simpla, cu sau fara tratament chimic, la probele de apa;
• distilarea azeotropa cu toluen, la probele de sol, sediment, vegetatie si alimente, pentru determinarea tritiului din apa libera (Tissue Free Water Tritium. TFWT);
• combustia (utilizand bomba Parr 1121) urmata de liofilizare cu tratament chimic, la probele de vegetatie si alimente, pentru determinarea tritiului legat organic (Organically Bound Tritium, OBT).

Sistem complex de preparare a probelor de mediu pentru masurarea activitatii concentratiei de ¹⁴C utilizand absorbtia directa si metoda scintilatiei lichide

Se utilizeaza pentru prepararea probelor de apa, aer, sol, sediment, vegetatie si alimente. Procesele aplicate la prepararea probelor sunt:

• precipitarea carbonatilor si bicarbonatilor din probe de apa, urmata de acidificare, purificare si absorbtie a CO₂ rezultat in cocktail de scintilatie;
• combustia probelor de vegetatie si alimente cu bomba Parr 1108, urmata de purificarea si absorbtia CO₂ in cocktail de scintilatie;
• oxidarea umeda a probelor de sol si sediment, urmata de purificarea si retinerea CO₂ in cocktail de scintilatie.

Instalație de refrigerare-lichefiere heliu de tip Linde HRLS 11 este un model special, comandat de către institutul nostru, astfel încât să existe capacitatea de a lichefia heliul, folosit în aplicații de supraconductibilitate și superfluiditate și totodată de a genera un flux de gaz refrigerat la temperaturi de 16 K-22 K, flux ce va putea fi utilizat în sisteme specifice de distilare criogenică a izotopilor hidrogenului. Instalația are un sistem de purificare prin crioadsorbție și un sistem de recuperare și îmbuteliere a heliului gaz evaporat din sistemele de stocare (deware, criostate, etc.)

Date de proces:

• Presiune de refulare 13 (bara)
• Debit 30 (g/s)
• Presiune LN2 2-3 (bara)
• Debit LN2 0,6  (l – LN2/ l- He)

Performanță:

• Mod refrigerare 200 W la 20 K
• Mod lichefiere 90 l/h la 1,25 bara

Mașina universală de testare de tip TC 300 – pentru determinarea rezistenței mecanice 20K – 700K

Cu ajutorul echipamentului de tip TC 300 se poate determina rezistența materialelor la tracțiune, compresiune până la 300kN și pentru fire subțiri, până la 1 kN. Pentru investigarea acestor proprietăți ale materialelor la temperaturi criogenice, pe acest echipament se pot grefa criostate specifice aplicației, criostate dezvoltate în Laboratorul de Criogenie.

Stand experimental de crioadsorbție și criocondensare

Standul experimental de crioadsorbție realizat are o flexibilitate crescută astfel încât să se poată determina cu precizie, cel mai bun adsorbant, cu capacitate mare de reținere a impurităților din gazul de proces, cu timp mic de regenerare, precum și cu stabilitate funcțională și fizico-chimică, urmărindu-se totodata diminuarea apariției produșilor secundari de reacție, toxici sau explozivi. Standul experimental de crioadsorbție are în componență următoarele repere: cold-box pentru sistemul de crioadsorbție/criocondensare; senzor de presiune, tip MKS Baratron; traductor de presiune; vas de amestec; vas calibrat pentru probe; robinet micrometric; controler masic de debit; pompă de proces ti MB-602; sistem de vid pompă de vid preliminar cuplată cu o pompă turbomoleculară,dewar de azot lichid.

Stand experimental pentru determinarea rezilientei 20K – 300K  (include ciocan Charpy tip F040 S);

Stand experimental un sistem adaptabil epruvetelor de testare, sistem ce acomodează lichidul criogenic în zona de testare, fără pericol de explozie, precum și o măsurare exactă a temperaturii de rupere.Ciocanul este prevazut cu un echipament ce comunică pe port serial cu calculatorul și care înregistrează automat valoarea energiei de rupere a epruvetei.

Criogenerator pentru lichefiere azot, argon, oxigen – tip PPG (stand distilare izotopi oxigen)

Lichefactorul de azot lichid, model Phillips 1977, funcționează după un ciclu Stirling și poate furniza o putere de 50 W la 77 K. Acest echipament este utilizat în principal ca și sursă de frig pentru condensatorul colonelor de distilare a izotopilor oxigenului.

Cuptor de tratamente termice

Parametrii funcționali ai cuptorului:

• Tip cameră: cu senzori electrici;
• Dimensiuni utile: 400 x 300 x 200 mm;
• Temperatură maximă: 1200⁰C;
• Bazin de călire ulei-apă;
• Control temperatură: cu programator digital, interfață serială RS-232.

Cuptorul cameră electrică este conceput pentru a realiza încălzirea pieselor din diferite materiale până la maxim 1200⁰C, în vederea efectuării unor operații de tratament termic, de exemplu : normalizare, recoacere, încălzire în vederea călirii, etc.

• Software de proiectare – Catia, ANSYS, AUTOCAD
• Sistem de achiziție date și control proces, LAB-VIEW 5.0;