Фундаментальні дослідження:

• Квантова електродинаміка в сильних електромагнітних полях.
• Взаємодія зарядженої частинки із замагніченим електронним газом.
• Дослідження умов виникнення та протікання високовакуумних високоградієнтних пробоїв у прискорювальних елементах.
• Плазмові процеси в джерелах іонів і магнетронів імпульсного типу.
• Дослідження зміни мікроструктури та еволюції дефектної структури мультикомпонентних сплавів реакторної техніки у процесі довгострокового нейтронного опромінення багаторівневим числовим моделюванням
• Інтегроване багаторівневе моделювання механічних властивостей конструктивних реакторних матеріалів під дією опромінення.
• Процеси взаємодії прискорених іонів і електронів МеВ-них енергій з речовиною.
• Іонна імплантації та імітаційні експерименти з дослідження впливу опромінення на конструкційні матеріали ядерної енергетики.
• Фізичні принципи генерації та формування інтенсивних пучків як позитивних так і негативних газових та металевих іонів для високоенергетичних іонних прискорювачів.
• Дослідження процесів нерівноважної плазми і розробка плазмових технологій виробництва водню для інтегрованих ядерно-водневих систем
• Дослідження фізико-хімічних властивостей водень-абсорбційних матеріалів перспективних для гібридних енергетичних систем і відновлювальних джерел енергії

Прикладні дослідження

• Рентгенівський фазовий контраст на базі компактних джерел рентгенівського випромінювання.
• Технологія і застосування ядерного скануючого мікрозонду.
• Технологія і застосування протонно-променевої літографії.
• Дослідження механізмів впливу водню на фізичні властивості конструкційних матеріалів для атомної енергетики.
• Розробка нових високодисперсних композиційних матеріалів з високими характеристиками радіаційної стійкості та фізико-хімічними властивостями
• Ядерно-фізичні методи локального аналізу для виконання задач ядерної криміналістики, характеризації, датування та збереження артефактів культурної спадщини.

Науково-технічні розробки

• Установка фазоконтрастної томографії для ранньої діагностики онкологічних, серцево-судинних захворювань.
• Експериментальна установка для отримання водню шляхом розщеплення природного газу в високочастотному (ВЧ) та над-високочастотному (НВЧ) розрядах при атмосферному тиску.
• Зондформуючі системи з корекцією аберацій для установок протонно-променевої літографії, що дасть можливість поліпшити їх роздільну здатність за рахунок зменшення сфокусованого пучка до розмірів <10 нм
• Рентгенівські дифракційні ґратки для фазоконтрастних томографів наступного покоління, які створюються з метою дослідження радіаційних дефектів реакторних матеріалів та ранньої діагностики онкологічних захворювань.
• Експериментальний стенд і відпрацювання технології для модифікації поверхні каналу повномірного ствола калібру 30 мм для підвищення його ресурсу живучості методом магнетронного розпилення імпульсами високої потужності.
• Інжектор іонів берилію (та іонів інших металів), його впровадження в іонний імплантер та прискорення пучка іонів берилію до енергії 20-120 кеВ для забезпечення технологічного процесу виготовлення фотоприймачів в діапазоні ІЧ спектру для систем наведення.
• Випробування технології магнетронного розпилення туго-плавких матеріалів імпульсами високої потужності у вакуумі для отримання зносостійких та корозійностійких покриттів з покращеними фізико-механічними властивостями.

Найважливіше досягнення 2016

У розділ "Ядерна фізика, фізика високих енергій і фізика плазми"

Розроблена релятивістська теорія параметричного інтерференційного ефекта квантової електродинаміки в сильних імпульсних лазерних полях. Показана можливість перевеірки теорії в міжнародних мегапроектах: SLAC (National Accelerator Laboratory, Stanford, USA), PHELIX (Facility for Antiproton and Ion Research, Germany), Vulcan10 (Central Laser Facility, United Kingdom),  European X-ray Free Electron Laser (Germany), Extreme Light Infrastructure (Romania).

(Рощупкін С.П., Лебедь О.А., Ворошило О.І., Недорешта В.М., Падусенко Е.А.)

В рамках квантово-польового підходу розвинуто теорію процесу втрати енергії важкою зарядженою частинкою в електронному газі з анізотропним розподілом температури. Чисельно знайдено залежність гальмівної здатності електронного газу з анізотропним розподілом за швидкостями від швидкості налітаючої частинки для довільних кутів вльоту. Для анізотропної температури, характерної для задачі електронного охолодження (T_par/T_perp = 10-3), сила тертя на порядок перевищує аналогічну у випадку з ізотропною температурою, що добре узгоджується з експериментальними даними.

(Хелемеля О.В., Холодов Р.І.)

Проведено аналіз факторів, що перешкоджають покращенню роздільної здатності установок ядерного мікрозонду, в яких використовуються розподілені квадрупольні зондоформуючі системи. Показано, що аберації позиціонування магнітних квадрупольних лінз призводять до деградації профілю розподілу щільності струму сфокусованого пучка. Проведено оцінку точності позиціонування квадрупольних лінз, напрацьовані практичні рекомендації щодо вибору геометрії та юстування зондоформуючих систем з високими коефіцієнтами зменшення (>500).

(С.В. Колінько, О.Г. Пономарьов)

У розділ "Фізико-хімічні основи організації біологічних систем"

Оцінено можливість зробити поверхню хітозан-гідроксиапатитних композитних матеріалів зарядженою шляхом обробки коронним розрядом. Досліджено діелектричні та електричні властивості матеріалів методами діелектричної спектроскопії, в тому числі із застосуванням еквівалентних методів і схем комп’ютерного моделювання. Діелектрична спектроскопія показує, що поведінка композитних матеріалів вельми відрізняється від хітозану і гідроксиапатиту поодинці. Отримані значення діелектричних проникливостей викликають значний інтерес в прогнозі поведінки матеріалів в електростимуляції після імплантації. Значення діелектричної проникливості, які спостерігаються при фізіологічній температурі (в діапазонах частот, що застосовувалися) аналогічні значенням для кісткової тканини.

(Калінкевич О.В., Калінкевич О.М., Данильченко С.М.)

У розділ “Радіохімія, рудоутворення та мінералогія”

Вперше в корінному заляганні в пегматоїдних гранітах Побужжя (на північ від м. Первомайська) встановлений і вивчений новий різновид мінералу монациту із свинцем, рекордно збагаченим на 208 ізотоп (99%).Вивчений склад, структурний стан і поширеність мінералу.

(А.А. Вальтер, В.М. Павлюк, А.І.Писанський)

У розділ "Радіаційне матеріалознавство, фізика конденсованого стану"

Виявлено, що зi збiльшенням швидкостi дефектоутворення процеси розпаду фаз у бінарних  твердих розчинах в умовах опромінення швидкими нейтронами супроводжуються процесами формування просторових вакансiйих структур. Виявлено, що процеси відбору структур при формуванні кластерів вакансій у опромінюваних тонких металевих фольгах супроводжуються локальною зміною  температури внаслідок перерозподілу вакансій між кластерами. При дослідженні процесів формування пор у чистих металах, підданих дії опромінюючих потоків, виявлено що флуктуації швидкості дефектоутворення  збільшують критичний радіус пор, не змінюючи універсальність їх розподілу за розмірами. Встановлено, що динаміка росту пор уповільнюється за рахунок зростання інтенсивності стоків точкових дефектів.

(Д.О. Харченко , В.О. Харченко)

Створено інжектор одно та двозарядних іонів металів (Fe2+ , Zr2+) для проведення імітаційних досліджень радіаційної стійкості матеріалів реакторної техніки. Проведено серію експериментів з опромінення цирконієвих сплавів прискореними іонами Ar2+, Fe2+ та Zr2+ дозами 10÷100 зміщень на атом, в діапазоні температур мішені 200 ÷ 500 оС, з метою дослідження умов формування радіаційних дефектів.

(В.А. Батурін, С.О. Єрьомін, О.Ю Карпенко, П.О. Литвинов, О.С. Пустовойтов)

Модернізовано установку нанесення покриттів магнетронним методом з метою автоматизації процесу отримання багатошарових покриттів. Проведено підвищення потужності магнетронів та збільшення робочої площі поверхні розпилення. Регулювання та контроль швидкості нанесення покриття, його товщини здійснюється з використанням крокового двигуна та кварцового вимірювача товщини і керується  персональним комп’ютером.

(Коломієць В.М., Кравченко С.М., Кононенко І.М., Возний В.І.)