Основні напрями діяльності:

- розробка наукових основ методів і процесів компактування та іммобілізації радіоактивних відходів у захисні керамічні та склокерамічні форми для тимчасового зберігання і остаточного геологічного захоронення;

- матеріалознавчі дослідження з виготовлення високоміцної та радіаційно-стійкої кераміки функціонального призначення.

Дослідницькі програми:

- «Відомче замовлення НАН України на проведення наукових досліджень з атомної науки і техніки ННЦ ХФТІ»;

- цільова комплексна програма наукових досліджень НАН України «Науково-технічний супровід розвитку ядерної енергетики і застосування радіаційних технологій в галузях економіки»;

- цільова комплексна програма наукових досліджень НАН України «Наукове забезпечення розвитку ядерно-енергетичного комплексу та перспективних ядерних технологій»;

- цільова комплексна програма наукових досліджень НАН України «Ядерні і радіаційні технології для енергетичного сектора і громадських потреб».

У рамках спільних досліджень з Аргонською національною лабораторією (США) розроблено процес виготовлення фосфатної кераміки складу KMgPO₄ · 6H₂O для іммобілізації радіоактивних відходів. Проведено комплекс випробувань одержаних матеріалів на міцність, корозійну і радіаційну стійкість, а також отримано позитивні результати. За результатами робіт опубліковано статті у провідних зарубіжних журналах: «Journal of Nuclear Materials» і «Journal of Hazardous Meterials» (Elsevier).

Розроблено метод одержання трансформаційно-зміцненої кераміки на основі Al₂O₃ і ZrO₂ з використанням нанопорошків у якості вихідних компонентів, а також спеціальних диспергуючих добавок. Розроблена технологія дозволяє отримувати тонкостінні вироби, в тому числі складної конфігурації та з рівномірним розподілом властивостей по всьому об'єму зразка. Отримана кераміка характеризується високими показниками межі міцності при вигині і тріщиностійкості, які не поступаються імпортним аналогам. Результати робіт опубліковано в провідних журналах «Ceramics International» (Elsevier).

З метою створення стійкого до аварій толерантного палива - Accident tolerant fuel (ATF) розроблено технологію одержання дисперсно-зміцненої композитної кераміки на основі SiC. Методами високошвидкісного гарячого пресування дрібнодисперсного порошку SiC, легованого металевим Cr, виготовлено високощільну SiC-кераміку з поліпшеними механічними та корозійними властивостями.

Міжнародні проекти:

- Партнерський проект у рамках програми IPP (Contract ANL-T2-0248UA, УНТЦ P-547) «Нові захисні бар'єри для утримання та іммобілізації радіоактивних матеріалів», партнери: Аргонська національна лабораторія (АНЛ) і компанія «Boron Products LLC» (США), 2012 - 2014 рр.

- Партнерський проект (УНТЦ P-680) «Chemically Bonded Silico-Phosphate Sprayable Ceramics». Партнер: компанія «Ceramicoat International Inc.» (Канада), 2016 р.

За останні роки, виник новий напрям досліджень, пов'язаний з робочим планом Євроатому спільної європейської програми поводження з радіоактивними відходами та їх поховання (European Joint Programme in Radioactive Waste Management and Disposal - EJP1), а саме, вивчення поведінки ущільненої бентонітової глини (як буферного матеріалу в системі геологічного видалення РАВ) при різних температурах (100 - 150°С). Участь команди ІФТТМТ у консорціумі виконавців цієї програми схвалено, а також передбачено фінансування на 2019 - 2024 роки.

Спільно з Аргонською Національною Лабораторією та фірмою «Superior Graphite» (США), розроблено, виготовлено і запущено в експлуатацію установку для реалізації технологічного процесу консолідації порошкових прес-форм керамік різного складу як у захисному середовищі інертних газів, так і у вакуумі (≥ 1,0 Па).

Приймання установки електроконсолідаціі у наладку в рамках проекту УНТЦ Р-154.

Зліва направо:

С.Ю. Саєнко (керівник робіт від ННЦ ХФТІ),

доктор Sami Gopalsami (коллаборатор від АНЛ, США),

М.В. Савоськін (Донецький фізико-технічний інститут).

Одержання функціональних і композитних наноструктурних матеріалів:

- дослідження і методичні рекомендації щодо отримання ультрадисперсних, у тому числі і нанорозмірних, порошків для виготовлення з них функціональної кераміки на основі ZrO₂, Al₂O₃, MgO, Y₂O₃ і композитів на їх основі;

- дослідження методів формування керамічних заготовок з ультрадисперсних порошків методами шлікерного лиття і пресування;

- виготовлення керамічних виробів, різного призначення і конфігурації, які не поступаються за своїми фізико-механічними властивостями закордонним аналогам.

Устаткування для виготовлення і спікання високоміцної оксидной кераміки.

Високотемпературна піч Nabertherm

Планетарний млин «Pulverisette 6»

Термоаналізатор DTA/TGA SDT Q600

Зразки виробів

Мікроструктура кераміки ZrO₂-3% мол. Y₂O₃

Мікроструктура кераміки Al₂O₃

Ізоляція РАВ - розробка нових захисних радіаційно- і корозійностійких керамічних матеріалів

Для надійного зберігання РАВ, розроблено захисну оксидну кераміку на основі Al₂O₃, модифіковану дрібнодисперсними частинками стабілізованого оксиду цирконію ZrO₂(Y₂O₃). Створення дрібнодисперсної структури з рівномірно розподіленою добавкою ZrO₂(Y₂O₃) у структурі Al₂O₃ дало змогу поліпшити характеристики міцності кераміки:

- тріщиностійкість - на 30%;

- міцність на вигин - на 25%;

- твердість - на 10%.

Виготовлено дослідну партію захисних контейнерів для ДК Українське державне об'єднання «Радон».

У відділі виконуються роботи з синтезу та спікання тугоплавких керамічних з'єднань у вакуумі за високих температур (до 2500°С) зі швидкістю нагріву до 400°С/хв методом високошвидкісного гарячого пресування (ВГП). На малюнку показано схему методу ВГП, установку ВГП, вироби на основі карбіду кремнію (SiC), мікроструктуру (SEM) SiC кераміки, одержаної методом ВГП.

- Група організаційно-технічного забезпечення.

Група займається матеріально-технічним і організаційним забезпеченням роботи відділу.

- Група розробки експериментального обладнання.

Робота групи спрямована на проведення конструкторських робіт з виготовлення оснастки і обладнання, досліджень в області капсулювання відпрацьованого ядерного палива та радіоактивних відходів з використанням керамічних захисних матеріалів, а також математичного моделювання теплофізичних процесів міграції радіонуклідів у геологічному масиві зони захоронення РАВ.

- Група технологічних досліджень процесів одержання матеріалів.

У групі ведуться матеріалознавчі дослідження ультрадисперсних порошків і керамічних матеріалів оксидного складу для ізоляції РАВ у атомній енергетиці та створення нових функціональних керамік для інших галузей промисловості, відпрацювання різних методів формування та спікання керамічних дослідних зразків, проведення їх аналітичних досліджень і випробувань.

- Група розробки і дослідження властивостей керамічних матеріалів.

Основними напрямами роботи групи є розробка радіаційно- і корозійностійких керамічних та склокерамічних матеріалів для кондиціонування РАВ; проведення досліджень структури, складу та фізико-механічних властивостей компаундів, отриманих з використанням сучасних методів формування, спікання, гарячого пресування і гарячого ізостатичного пресування.

- Група вивчення впливу високих тисків на матеріали.

До завдань групи входить дослідження впливу високого тиску на фізико-механічні та експлуатаційні властивості різних матеріалів, технічне забезпечення роботи установок газостатичного обладнання, гарячого вакуумного пресування, а також термообробки в різних середовищах (вакуум, повітря, інертні гази).