SZAKMAI JELENTÉS 3(6). munkaszakasz Beszámolási időszak: 2012. január 1. - 2012. december 31. A pályázat kódja Call identifier
NAP - 2005
A projektjavaslat azonosítója Proposal identifier
VENEUS08
A projektet vezető szervezet neve (koordinátor)
MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont
Name of the project leading organisation (coordinator)
Wigner Research Centre of the Hungarian Academy of Sciences
A projektvezető neve Name of the project leader
Dr. Rosta László
Visegrádi Együttműködés Neutron Spektroszkópiai Módszerek Fejlesztésére és A projekt címe / Project title
Konzorciumi tagok, szerződésszámuk Consortium members, contract No.
Alkalmazására Multidiszciplináris Kutatásokban (VENEUS) Visegrad Cooperation for Development and Application of Neutron Spectroscopy Techniques in Multidisciplinary Research MTA Wigner SZFI OMFB-00648/2005 MTA EK OMFB-00184/2006 MTA TTK OMFB-00650/2005 KFKI Wigner RMI OMFB-00649/2005
1
Tartalomjegyzék
Bevezetés...................................................................................................................................3 Összefoglaló értékelés a neutronkutatásról .................................................................................3 A projekt előrehaladása ..............................................................................................................5 A munkaszakasz során vállalt részfeladatok listája és státusza, ill. az eredmények tömör megfogalmazása konzorciumi résztvevőnként ........................................................................6 o MTA Wigner FK SZFI .........................................................................................................6 o MTA EK ..............................................................................................................................7 o MTA TTK............................................................................................................................8 o MTA Wigner FK RMI..........................................................................................................9 A részfeladatok eredményeinek bemutatása...........................................................................11 o 1. részfeladat: Neutronkutatási infrastruktúra fejlesztése a Budapesti Kutatóreaktornál.........11 o 2. részfeladat: Közép-európai felhasználói együttműködés/LL-partnerség ............................13 o 3. részfeladat: Neutron instrumentációs technológiák kutatása és fejlesztése.........................17 o 4. részfeladat: Anyagkutatás neutronokkal és komplementer módszerekkel ..........................19 Publikációs jegyzék ..................................................................................................................26 A tervezett és tényleges pénzbeni ráfordítások részfeladatok és partnerek szerint...............32 Monitoring mutatók (az indikátor űrlap szerint) ...................................................................33 Tájékoztatás és nyilvánosság ...................................................................................................34 A támogatás ösztönző hatásának bemutatása .........................................................................34 A munkaszakaszban résztvevő személyek listája....................................................................35 Az elért eredmények magyar és angol nyelvű bemutatása .....................................................43 Általános megjegyzések a munkaszakasz teljesítéséről ..........................................................38 Mellékletek ...............................................................................................................................40
2
Bevezetés A neutronkutatások az anyagszerkezet megismerésében ill. módosításában – és ezáltal új anyagi tulajdonságok előállításában – számos tudományterületen és széleskörű technológiai alkalmazásokban nyújtanak egyedülálló lehetőségeket. A jelen beszámoló a 2005-ben indult és 2008-ban zárult NAP VENEUS05 jelű projekt közvetlen folytatása, annak második periódusának befejező munkaszakaszát mutatja be. A VENEUS08, azaz a NAP projekt 2009-12-es periódusa a következő főbb célkitűzésekkel indult: A projekt célját négy fő szempont szerint fogalmaztuk meg: i) A Budapesti Kutatóreaktor Műszerközpont berendezés-állományának, a neutronkutatási infrastruktúrának és a szolgáltatások színvonalának fejlesztése, bővítése révén kívánjuk javítani e hazai K+F terület nemzetközi versenyképességét. ii) A Budapesti Kutatóreaktor nemcsak a hazai, hanem a környező országok ilyen irányú tevékenységének is bázisa, a fejlesztések révén tehát a regionális együttműködést is szeretnénk elmélyíteni. Kutatási és berendezés-fejlesztési együttműködés folytatását és elmélyítését céloztuk a Grenoble-i Laue-Langevin Intézettel. iii) A neutronkutató centrumokban komoly igény mutatkozik kiváló minőségű, általában csúcstechnológiát jelentő kísérleti berendezések, ill. ezek részegységeinek beszerzésére. Az instrumentációs fejlesztések révén a konzorcium és az együttműködésbe bevont vállalatok fokozzák jelenlétüket a neutronkutatási eszközök nemzetközi piacán. iv) Az első projekt-periódusban sikeresen művelt anyagszerkezet kutatási feladatokat új, jövőbemutató vizsgálati témákkal kívántuk bővíteni.
Összefoglaló értékelés a neutronkutatásokról A neutronnyaláb-kutatások nemzetközi helyzetét és kilátásait két jelentős 2011-es rendezvény (ECNS 2011, Prága és IAEA Research Reactor Conference, Rabat) tanulságai alapján elemezve az alábbi főbb megállapításokra juthatunk: •
A jelentősebb neutronforrás központok statisztikai adatai szerint a mérési idő túligénylés átlagosan mintegy kétszeres. Más szóval, ma a magas színvonalú kísérleti lehetőségekre kb. kétszer annyi igény van a tudományos/ipari felhasználás részéről mint amekkora kapacitás rendelkezésre áll. A mérésidő hozzáférés tehát kompetitív alapú, ami garantálja a kiváló színvonalat – ez a szcientometriai adatokban is kimutatható.
•
Kiemelkedő tendencia, hogy a neutronszórás három unikális anyagvizsgálati lehetősége egyre nagyobb teret kap a leggyorsabban fejlődő kutatási ágazatokban. Így a hidrogén kiváló megfigyelhetősége (pl. a hidrogén és a deutérium megkülönböztethetősége) a rendkívül fontos biológiai, biotechnológiai kutatásokban (egészségtudományok, élelmiszerbiztonság) vagy energetikában (üzemanyag cellák, fotoszintézis) kap fontos szerepet. A neutronok mágneses szóródása pedig egyedülálló információkat szolgáltat az anyagok mágneses szerkezetéről, így megkerülhetetlen az infotechnológia (pl. adathotdozók), vagy az energetika (pl. szupravezetés) területén. A nagy és roncsolásmentes behatoló képesség pedig egyre több ipari és archeológiai alkalmazást tesz lehetővé.
•
A kísérleti neutronkutatás atomreaktorok és spallációs források mellett folyik, ez utóbbiak térnyerése jól megfigyelhető. Az USA-ban és Japánban a közelmúltban helyzték üzembe az új megawatt kategóriájú forrásokat. Jelenleg a világban mintegy 60 neutronforrásnál végeznek vizsgálatokat neutronnyalábokkal, ezeknek mintegy fele működik szolgáltatóifelhasználói alapon, vagyis nagy számban külső felhasználók mérési javaslatai kerülnek megvalósításra. A kutatási eredmények 70-80 %-a itt születik. Az MTA csillebérci telephelyén üzemelő Budapeti Kutatóreaktor (BKR) egyike a 10 európai felhasználói centrumnak. 3
•
Az elmúlt 10 évben számos új neutronforrást helyztek üzembe, részben az elavult, leállított reaktorok pótlására, részben a kísérletek által igényelt egyre nagyobb neutronhozam elérésére. Megemlítendők: SNS, J-PARK, ISIS-TS2 – amerikai, japán, ill. britt spallációs források valamint új (vagy modernizált) kutatóreaktorok mint OPAL (Austrália), PIK, IBR-2 (Oroszország), RRE (Egyiptom), továbbá 3 új neutronforrás van épülőben Kínában. Elindult az új európai spallációs forrás (ESS) tervezése és várhatóan 2013-ban az építkezése is megkezdődik. (A Japánt sújtó földrengés számos országban a nukleáris energia program felülvizsgálatára vezetett, viszont ez legcsekélyebb mértékben sem érinti a kutatási célú reaktorokat és neutronforrás – leszámítva persze az itt is alkalmazott biztonságnövelő intézkedéseket.)
•
Látványos a fejlődés a legtöbb meglévő neutronforrás központban is az új és egyre nagyobb teljesítményű mérőberendezések fejlesztésében, építésében; pl. csak a Grenoble-i ILL reaktornál, vagy a München-i FRM-II reaktornál évente 1-2 új spektrométer kerül üzembe állításra. (A BKR-nél két új berendezés indult a közelmúltban).
•
Külön figyelmet érdemlő magyar vonatkozása a neutronkutatások jelen áttekintésének az a szembeötlő jelenség, miszerint Mezei Ferenc 40 év alatt ezen a területen kifejtett munkássága folyamatosan, ill. korszakos újításokkal a szakma szinte minden ágában meghatározó és iránymutató szerepként jelenik meg. Csupán néhány kulcseredményt említenénk: Az 1972ben felfedezett neutron spin-echo (NSE) jelenségén alapuló módszert, a világ számos laboratóriumában működő NSE berendezéseket kutatók százai használják a biológiától a mágnességig a legszélesebb tudományos alkalmazásokban; a konferenciákon külön NSE szekciók vannak stb. Az 1974-ben ugyancsak Budapesten demonstrált szupertükör elven működő neutronoptikai eszközök (neutronvezetők, tükrök, polarizátorok, benderek stb.) nélkülözhetetlen kellékei a mai neutron spektrométereknek. A spallációs forrásokra 1995-ben javasolt hosszú-impulzusú megoldása (Acta Phys.Hun.) ma az új-generációs neutronforrások létesítésének alaptétele, és az ezzel összefüggésben általa kidolgozott új repülési-idő technikák pedig a nagyfelbontású neutronspektroszkópia új irányát jelentik.
A hazai neutronkutatási tevékenység alakítása, tervezése és a NAP projekt befejező szakasza szempontjából a következő célokat láttuk fontosnak szem előtt tartani: •
A Budapesti Kutatóreaktor bázisán tovább kell folytatni, ill. erősíteni kell azt a tendenciát, amellyel elsősorban az alkalmazott kutatások, ill. a társadalmi igények szempontjából fontos prioritásként szereplő témák irányába eddig is haladtunk (anyagtudomány, biológiai alkalmazások, élelmiszerbiztonság, energiakutatás, járműipar stb.).
•
Fontos feladat a BKR lehetőségeinek bővítése elsősorban a meglévő eszközállomány modernizálásával: a neutronhozam növelése a berendezéseken, a spektrométerek mintakörnyezetének fejlesztése, a berendezések megbízhatóságának és felhasználó-barát kiépítésének javítása. Kívánatos az általános környezeti infrastruktúra megújítása (épületállag javítása, sugárvédelmi eszközök megújítása, elektronikus-informatiakai eszköztár felújítása).
•
A nemzetközi kapcsolatrendszer tekintetében világos, hogy az ILL még 12-15 évig Európa vezető neutronkutató laboraróriuma marad, az ILL tagság fenntartása, ill. hosszútávú rendezése fontos érdek. Az FRM-II reaktor Németország (és Európa) egyik meghatározó neutronközpontjává fejlődött; az oroszországi neutronforrások ismét számottevő tényezővé válnak – célszerű itt is a kapcsolatok erősítése.
•
A legjelentősebb európai fejlesztés, az ESS létesítése, kiviteli tervezése nagy erőkkel folyik. A magyar helyszínpályázattal elért kiváló pozíciónk, ill. az a célkitűzés, hogy a tervezési szakaszban meghatározó/előnyös beszállítói szerephez jussunk, már nem tartható a hazai támogatások elmúlt két év során történt elmaradása miatt. Az ESS-be való bekapcsolódás
4
viszont továbbra is a hazai neutronkutatás, ill. általában a kutatási infrastruktúra fejlesztés elemi érdeke. •
A hazai neutronkutatásnak mindig fontos területe volt a metodikai fejlesztés és a technológia transzfernek köszönhetően ma az ilyen műszergyártás éves exportja megközelíti az 1 milliárd forintot, ebben közvetlen szállítóként mintegy 8-10 vállalat érintett, a beszállító cégek száma 60-80 (zömmel kisvállalkozások). A következő 10-15 évben a neutronkutatási műszerberuházások értéke a világban kb. évi 50-80 millió euróra becsülhető. Csak az ILL, vagy az ESS a magyar tagdíj 40-80- szorosát költi műszerberuházásra. Célszerű elérni, hogy a hazai gyártásra alapozva a tagdíj/hozzájárulás jelentős részét in-kind beszállítással teljesítsük.
A projekt előrehaladása A NAP projekt befejező részének megvalósítására 2010-12 során került sor a munka folyamatos végzése mellett, időközi beszámoló nélkül. Ugyanakkor a pénzügyi teljesítés 5. és 6. munkaszakaszok szerinti bontása indokolttá tette a szakmai beszámoló szakaszolását is. Mivel pedig a két beszámolót együtt nyújtjuk be, az előző munkaszakasz összefoglalója fölösleges; miközben megjegyzzük, hogy az utolsó munkaszakasz megvalósítása is az időarányos résznek megfelelően történt – természetesen figyelembe véve, hogy a projket Támogató által 2010-ben történt felfüggesztése/felülvizsgálata miatt, szerződésmódosítással egy évvel hosszabb időre tolódott ki. Az MTA kutatóhálózata megújítása alkalmával történt átszervezés során a NAP konzorcium kutatóintézetei új névvel jelennek meg 2012 január 1-i hatállyal, a beszámolóban az intézetek már az új névvel szerepelnek. Az átszervezés a projekt tevékenységét, a munka végzését nem érintette. A projektet végrehajtó szervezeti egységekben (kutatócsoportokban), a személyi állományban változás nem történt – a projekt teljesítése zavartalanul folytatódhatott.
5
A munkaszakasz során vállalt részfeladatok listája és státusza, ill. az eredmények tömör megfogalmazása konzorciumi résztvevőnként Konzorciumi tag száma: 1 Konzorciumi tag neve: MTA Wigner SZFI Beszámoló sorszáma: 3(6) A munkaszakasz kezdete: 2012. jan. 1. vége: 2012.dec. 31. Részfeladat sorszáma és A részfeladat szakmai tartalma az adott beszámolási időszakban megnevezése - polarizációs rendszer (polarizátor, 2 flipper, analizátor) 1. repülési-idő üzemmódú tesztelése az FSANS nyalábon (1.1 Neutronkutatási melléklet); infrastruktúra fejlesztése a - hűtővíz-vezeték hálózat kiépítése; Budapesti Kutató- mintakörnyezeti elektromágnes használata névleges üzemi reaktornál paraméterekkel; Teljesült - mintaelőkészítő fülke berendezése (digitális pipetták, pHmérő, fűthető mágneses keverő, kémcsőrázó, szárítószekrény). az ILL tagdíj rendezése a CENI konzorcium tagjaként (2.1. 2. melléklet); Közép-európai - Nemzetközi Neutronszórási Iskola a Budapesti felhasználói Kutatóreaktornál (CETS 2012, 2.2/1 melléklet); együttműködés és ILL- polarizáló tükrök fejlesztése révén beszállítási potenciál az partnerség ILL WASP spektométerhez; - C-ERIC konzorcium létrehozása (2.2/2 és 2.2/3 melléklet) Teljesült - felmérés az ESS in-kind beszállításban potenciálisan érdekelt hazai ipari/vállalkozói körről (2.5 melléklet) - sávszűrő tükörbevonattal rendelkező elliptikus fókuszáló 3. egység fejlesztése, eredmények benutatva az ILL Workshop on Neutron instrumentációs Neutron Delivery Systems konferencián (3.1 melléklet); technológiák kutatása és négytárcsás chopperrendszer beüzemelése és tesztelése az fejlesztése FSANS nyalábon (3.2.1, 3.2.2 és 3.2.3 mellékletek); Teljesült - RRM (ciklustöbbszöröző) és WMF (hulámsáv sokszorozó) módszerek kisérleti eredményeinek feldolgozása és alapos elemzése, előadás ESS Workshop Malmö, publikációk (Mezei, Russina, Káli; Time-of-Flight Neutron Diffraction for Long Pulse Neutron Sources; Neutron News, 23.1, 29-33, 2012; First Implementation of Novel Multiplexing Techniques for Advanced Instruments at Pulsed Neutron Sources; JPCS 340, A.n. 012018, 2012). kalcium-tartalmú biokompatibilis kerámiák szol-gél 4. módszerrel történő előállítása és szerkezetvizsgálata SANS és Anyagkutatás SAXS módszerrel (4.1.1 melléklet); neutronokkal és - lamelláris önszerveződő molekuláris komplexek szerkezete és komplementer dinamikája (4.1.2 melléklet); módszerekkel - hidrogén tartalmú kristályok holografikus szerkezetvizsgálata; Teljesült - nukleáris felhasználású acélok maradékfeszültség-vizsgálata -
nagyfelbontású neutrondiffrakcióval; gyapjúszálak nanoszerkezetének felderítése kisszögű neutronszórással; wolfrám huzalok nanoskálájú topológiájának vizsgálata kisszögű neutronszórással (4.3. melléklet ). 6
Konzorciumi tag száma: 1 Konzorciumi tag neve: MTA EK Beszámoló sorszáma: 3(6) A munkaszakasz kezdete: 2012. jan. 1. vége: 2012.dec. 31. Részfeladat sorszáma és A részfeladat szakmai tartalma az adott beszámolási időszakban megnevezése - Az adatgyűjtő rendszer felújítása, korszerűsítése 1. - Közös infrastruktúra fejlesztés koordinálása Neutronkutatási infrastruktúra fejlesztése a Budapesti Kutatóreaktornál Teljesült - Folytattuk a már meglévő kapcsolatainkat (felhasználói és bi2. laterális). Újakat is kiépítettünk elsősorban a felhasználói Közép-európai rendszerben működő EU-s projektjeinkre alapozva. Az ILL felhasználói nukleáris csoportjával tartjuk a kapcsolatot, együttműködés és ILL- ILL subcommittee 3 tagság, részvétel egy elnyert mérésben partnerség - Regionális neutron iskola szervezésében részvétel Teljesült - Az új PGAA állomás bemérése, védelmének kialakítása (3.3 3. melléklet) Neutron instrumentációs Neutronvédelmi anyagok minőségének ellenőrzése (analitikai technológiák kutatása és és neutron radiográfiás) fejlesztése - Neutronvezetőfelültek analitikai jellemzése Teljesült - Gamma detektorok jelfedolgozási módszerének kutatása - Detektor válaszfüggvény modellezése GEANT4 programmal Archeometriai vizsgálatok, (műtárgyak helyszín és 4. eredetazonosítása) Anyagkutatás Nukleáris és nukleáris technológiai kutatások (Zr fütőelem neutronokkal és hidrogéntartalma, Fe, 237Np, 241Am, 242Pu) komplementer - Geológiai, elsősorban vulkanikus minták PGAA és ICP-MS módszerekkel analízise Teljesült - Analitikai mérések ipari katalizátorfejlesztéshez -
Anyagtudományi alkalmazások
7
Konzorciumi tag száma: 3 Konzorciumi tag neve: MTA TTK Beszámoló sorszáma: 3(6) A munkaszakasz kezdete: 2012. jan. 1. vége: 2012.dec. 31. Részfeladat sorszáma és A részfeladat szakmai tartalma az adott beszámolási időszakban megnevezése 1. Neutronkutatási infrastruktúra fejlesztése a Budapesti Kutatóreaktornál - Az ILL neutronspektrométerek hasznosításának propagálása 2. kémiai szerkezetkutatási feladatokra Közép-európai - Újabb neutronszórásos méréseket végeztünk az ILL-ben felhasználói sztérikusan stabilizált liposzóma rendszereken. együttműködés és ILLpartnerség Teljesült 3. Neutron instrumentációs technológiák kutatása és fejlesztése Teljesült 4. Anyagkutatás neutronokkal és komplementer módszerekkel Teljesült
- Neutronoptikai komponensek felületminősítő eljárása röntgen reflektometriás vizsgálata - Új mikrofókuszú „pin-hole” geometriájú 2D detektorral ellátott kisszögű röntgen szórásvizsgáló berendezés kialakítása. - Philips X’Pert MPD röntgen diffraktométer reflektometriás elrendezése - Önszerveződő rendszerek, szupramolekuláris rendszerek: - Az Au(I)–szerves oldószerek kölcsönhatásának vizsgálata - Frusztált komplexek tanulmányozása - Egyszerű oldatok és keverékek, felületek: - Tanulmányoztuk a H-kötés kooperációját, Lezártuk a metanol reformálás során a PdZn 1:1 felületi ötvözeten adszorbeálódó részecskék és a felület kölcsönhatási energiájának vizsgálatát. - Gyógyszer hordózóanyagok szerkezetkutatása: - Biológiai membránalkotó molekulákból képzett multi- és unilamellás vezikulákat fejlesztettünk
8
Konzorciumi tag száma: 4 Konzorciumi tag neve: MTA Wigner RMI Beszámoló sorszáma: 3(6) A munkaszakasz kezdete 2012.január 1. vége: 2012.szeptember 30. Részfeladat sorszáma és A részfeladat szakmai tartalma az adott beszámolási időszakban megnevezése - A GINA berendezés Be-szűrőjének lecserélése reflexiós 1. szupertükör szűrőre (1.2 melléklet) Neutronkutatási infrastruktúra fejlesztése a - A GINA berendezés motorvezérlésének részleges cseréje és a vezérlőszoftver megfelelő illesztése Budapesti Kutatóreaktornál Teljesült 2. Közép-európai felhasználói együttműködés és ILLpartnerség Teljesült
-
Regionális neutron iskola szervezése, előadások tartása
3. Neutron instrumentációs technológiák kutatása és fejlesztése Teljesült
-
Neutrontükrök rétegvédelme és újrahasznosítása Polarizáló és nem polarizáló neutron szupertükrök minősítése és fejlesztése Az ILL SuperADAM reflektométerének fejlesztésében való részvétel (motorvezérlés egyes szoftvereinek elkészítése)
4. Anyagkutatás neutronokkal és komplementer módszerekkel Teljesült
-
-
Szupravezető/ferromágnes kettősrétegekben közelhatások vizsgálata A merőleges mágneses tárolás potenciális anyagainak (pl. L10 szerkezetű FePd, CoPd) vizsgálata vékonyrétegek és nanokompozitok formájában
A tervezett tevékenységhez képest megvalósított eredmények Bár az a 4. munkaszakaszra lett betervezve, ahogy az a 4. munkaszakasz jelentésében leírtuk, a reflexiós szupertükör szűrő eredeti elképzelés szerinti műszaki megoldása csak 18 cm feletti neutronvezető-gap mellett lett volna megvalósítható. A neutronvezetőn végül a GINA monokromátorának gap-je csupán 12 cm, így az a 10/3-as nyalábon a GINA mögött elhelyezkedő berendezéseken folyó mérést zavarta volna, ezért akkor ezt levettük napirendről. A GINA Beszűrőjének opcionális cseréjére egy újszerű, a korábbi nehézségeket is orvosló megoldással ezért csak 2012. második félévében került sor. A szűrőt egy négyütközéses mágneses szupertükrökből álló polarizátor-szűrővel helyettesítettük. Az új polarizátor a növelt akceptancia igényeit teljesíti. Az új berendezés első tesztmérései a 2012-es évi utolsó ciklusban az idő rövidsége miatt sajnos sikertelenek maradtak, de időközben a polarizátor minden elemét motorizáltuk és a februári ciklusra mérésre készen áll. Előzetes tárgyalásaink szerint az általunk kifejlesztett eszköz 9
gyártható és értékesíthető lesz a Mirrotron Kft által. Nem polarizált mérésre még megtartottuk a Be-kriosztátos megoldást. A hidegen vákuumlyukat mutató régi Be-kriosztátot felújíttattuk. Az 5. munkaszakaszban elkészült alacsonyhőmérsékleti mintakörnyezetet a 6. munkaszakaszban kombináltuk külső mágneses tér alkalmazási lehetőségével (0-0,55 T elektromágnes, illetve 0-50 mT vízhűtéses légmagos tekercsek segítségével). A monokromátor 5. munkaszakaszban megkezdett fejlesztésének sikeres befejezése szintén a 6. munkaszakaszra esett. A kétréteges fúkuszáló monokromátorral a pirolitikus grafit kristályok cseréje után a mintára eső neutronintenzitást mintegy háromszorosára, (részben további fejlesztések eredményeképpen) a jel/háttér arányt pedig tízszeresére sikerült növelni (1.2 melléklet). A regionális neutroniskola mind elméleti, mind gyakorlati oktatási feladataiban komoly rész vállaltunk, a szervezést az MTA Wigner SzFI vállalta. A tervben szereplő ILL SuperAdam programban végül nem tudtunk részt venni, de a GINA elkészült szoftvere Európa több nagyberendezésén szerzett tapasztalataink és az idelátogató felhasználók szerint igen jó, felhasználóbarát és alkalmas akár önálló, akár a berendezésgyártók beszállítójaként való értékesítésre, amire két partnerrel is tárgyalásokba kezdtünk. A reflektometria fontos ipari alkalmazásaként a Mirrotron Kft-vel együttműködésben, 2011-ben és 2012-ben a kft szerződéses partnereként polarizált és nem polarizált neutrontükröket fejlesztettünk, és az együttműködés a jelen projekt befejezése után is folytatódik. Eddig két megjelent tudományos publikáció és két, összesen mintegy 4,5 MFt-nyi kutatás-fejlesztési szerződés fémjelzi a kialakult gyümölcsöző együttműködést. A szupravezető/ferromágnes kettősrétegek területén számos SQUID, magnetotranszport, SNMS, Auger-spektroszkópiai és neutronreflektometriai vizsgálat készült. A témában a PhD hallgató a doktori iskolán harmadik évébe lépett. A vizsgálatokat eddig a ferromágneses réteg vastagságától és annak anyagminőségétől való függésére koncentráltuk. Eddig két publikáció született. A hallgató PhD munkájából hátravan még a határréteg rendezettségétől való függés vizsgálata. Ehhez a mintapreparációt a GINA berendezés nemzetközivé válása kapcsán létrejött magyartaivani kapcsolat által igen előnyösen lehet majd megtenni. A reciprocitássértés vizsgálata területén az elméleti jóslatok, majd a nukleáris rezonancia előreszórási kísérletek eredményét publikáltuk. 2013 első félévére nukleáris rezonanciaszórási nyalábnál elnyert további két nyalábidő során várhatólag Mössbauer reflektometriai (vékonyréteg) alkalmazásokra, illetve intenzitásban nem, csak a szórási amplitúdó fázisában jelentkező reciprocitássértési esetekre is sikerül azokat kiterjeszteni. A GINA egyetlen szupertükörre alapozott (spekuláris) polarizációanalízisét megoldottuk. A diffúz szórásban ennél nagyságrendekkel kisebb intenzitás jelentkezik, ami a korábbi belépő intenzitás mellett nem tette rentábilissá az off-spekuláris polarizációanalízist, aminek minimális költsége 40 kEuro. Ezért előbb a monokromátor fejlesztésével foglalkoztunk, amelynek eredményeképpen egy hármas faktorral sikerült megnövelni a mintára eső neutronfluxust. Ezzel a mérések sokkal gyorsabban elvégezhetők és azok jobb szervezése is megvalósítható a Budapesti Kutatóreaktornál meghonosodott 10-napos reaktorciklusokban. Mágneses tükrök minősítésére a Mirrotron Kft-vel szerződést kötöttünk. Kifejlesztettünk egy négymintás mágneses mintatartót, amelyben egy éjszaka több minősítő mérés elvégezhető, ami a projektmunka és a szerződéses munka jobb elkülönítését teszi lehetővé és a berendezés sokkal jobb kihasználását teszi lehetővé egyszerűbb (minősítő) mérések céljára. Az MBE laboratóriumnak az oxigéntartalmú minták készítésében mutatkozó elmaradása miatt szigetelő réteggel elválasztott TMR mintákat még nem tudtunk előállítani és vizsgálni, a TMRminták előállítása az elvégzett kalibrációs kísérletek után 2013. nyarára várható. 10
A részfeladatok eredményeinek bemutatása 1. részfeladat: Neutronkutatási infrastruktúra fejlesztése a Budapesti Kutatóreaktornál A részfeladat koordinátora az MTA EK (Belgya Tamás) 1. Munkacsomag A Budapesti Kutatóreaktor Műszerközpont (BNC) 10/3-as hidegneutron-nyalábján, a NAPVENEUS 05 projekt keretében fejlesztett fókuszált kisszögű szórásvizsgáló spektrométernek (FSANS) kiegészítése polarizációs opcióval és TOF analízissel. Az FSANS berendezés neutronellátó rendszerének fejlesztése, valamint a BKR hidegforrás paramétereinek mérése arra a következtetésre vezettek, hogy a TOF analízis legalkalmasabb eszköze egy négytárcsás chopper-rendszer, amely megvalósult és sikeres minősítő méréseket eredményezett (3. részfeladat, 2. munkacsomag). A minta előtt elhelyezett mágneses spinszűrőből (polarizátor) és spinállapot-cserélőből (flipper), valamint a minta utáni flipperből és spinállapotelemzőből (analizátor) álló polarizációs rendszer repülési-idő üzemmódú teszteredményeit tartalmazza az 1.1 melléklet. 2.
Munkacsomag
A PGAA mérőállomás modernizálása és továbbfejlesztése a Budapesti Kutatóreaktornál Legyártattuk a második mérőhely HPGe-BGO detektorrendszerének az ólomvédelmét és a PGAI méréseket lehetővé tevő, a védelemben cserélhető, különböző lyukmérettel rendelkező ólomkollimátorokat. Ezzel a PGAI-NT berendezés olyan egyedülálló analitikai berendezéssé vált, amellyel tárgyak belsejében is képesek vagyunk jól meghatározott térfogatokra vonatkozó elemanalitikai vizsgálatra. A mérési gyakorlat azt mutatta, hogy minták jelentősen eltérő beütésszámmal terhelik meg a PGAA jelfeldolgozó rendszerét, ezért szükségessé vált egy automata nyalábszűkítő megtervezése és legyártatása. A mintaváltóba behelyezett minták esetén a mérőprogram automatikusan, vagy az operátor beállításának megfelelően is képes a minta hozamához igazodó kollimátort választani. Ez növeli a produktivitást és javítja a spektrumok minőségét. A két mérőhely vákuumrendszerének szétválasztása megtörtént: egy kettős repülési cső továbbítja a neutronokat, így a mérőhelyek közötti zavaró hatás minimalizálható és a második berendezésen a fluxus az első mérőhelyen folyó méréstől függetlenül állandó. A jelenleg használatban lévő, hagyományos detektorjel-feldolgozó rendszer jelentősen korlátozza a számlálási sebességet, ezért terveztük be egy új, digitális, listamódú jelfeldolgozó beszerzését, amely elterjedten használatos a legnagyobb kutatóintézetekben, mint pl. a CERN n-TOF berendezésénél. E berendezések flexibilitása lehetővé teszi a detektált események utólagos szoftveres feldolgozását. Számos modellt megvizsgáltunk és végül a legjobb referenciákkal rendelkező CAEN N6724 típusú digitalizáló mellett döntöttünk. A beszerzés megtörtént, a tesztelés folyamatban van. 3. Munkacsomag Az FSANS spektrométer felszerelése mintakörnyezeti elektromágnessel A 2T nagyságú, egyenletes eloszlású mágneses indukciót biztosító, alacsony szórt terű, kompakt elektromágnes installálása a 10 kW-nyi hűtéssel megvalósult. A mágnes többcélú, azaz más spektrométerekben történő használata is lehetséges, így pl. a YS-SANS kisszögű szórásvizsgáló berendezésen, felhasználó kísérletben rutin üzemelés szintjén került használatba.
11
4. Munkacsomag Vízhűtő-rendszer üzembe helyezése A mérőcsarnokban a korábban beszerzett 25 kW-os hűtő üzembeállításával, gyorscsatlakozókkal felszerelt hűtővíz-vezeték hálózat kiépítése megtörtént. 5. Munkacsomag Mintaelőkészítő laboratórium kialakítása A mintaelőkészítő fülke berendezését az SzFKI végezte. A következő eszközök kerültek beszerzésre: Phoenix digitális pipetták különféle méretekben, Phoenix hordozható pH-mérő komplett, Phoenix fűthető mágneses keverő RSM-01 HP, Phoenix kémcsőrázó RS-VA, Memmert szárítószekrény, küvetták és egyéb apróbb kellékek. 6. Munkacsomag A NAP pályázat során létrehozott GINA neutronreflektométer kísérleti lehetőségeinek fejlesztése A GINA berendezés a Budapesti Neutronközpont nemzetközi felhasználói rendszerében 2011. óta pályázható, paraméterei publikusak és a világ 15 legjobb berendezése közé emelik. A berendezésről 2012-ben két publikáció jelent meg nemzetközi folyóiratokban, amelyek az érdekelt kutatók, felhasználók széles körében elérhetők. Az első ismertetés megjelenése kapcsán taivani kutatók igényeltek nyalábidőt és kezdeményeztek akadémiai együttműködést. A berendezésnek van honlapja, habár még kiegészítésre szorul. Új felhasználók toborzása, hazai és nemzetközi PR tevékenység folyik, de még eredményesebbé kell tenni. A fő tevékenységi területet jelentő és számos hazai és nemzetközi tudományos kapcsolatot felmutató mágneses nanostruktúra-vizsgálatokon túl együttműködés indult az MTA TTK-val, illetve az MTA SZBKval biológiai és biomimetikus membránok vizsgálata irányában. Az ehhez szükséges technikai fejlesztések elindultak. A témára diplomamunkák és fiatal kutatói álláshelyet, valamint PhD témát hirdettünk meg. A 6. munkaszakaszban a GINA reflektométer fejlesztésében a következő állomásokat kell megemlíteni: a) további perifériák beépítése, monitorozása és kontrollja (légkompresszor nyomás és motor státusz, 3He detektor gáznyomás, nyalábzár státusz, Be-szűrő alsó és felső elemének hőmérséklete, áramgenerátor kimenő áramérték, hűtővíz-átáramlás monitorozása) b) komplett tartalékvezérlés kiépítése (kontroller, PC és installált LabView szoftver), aminek következtében meghibásodás esetén a csere csupán néhány órát vesz igénybe. c) monokromátor felújítása: kristályok cseréje, újszerű kétréteges kristályelhelyezés, gépészeti átalakítás, ami háromszoros belépő intenzitást és – részben más, elsősorban detektor fejlesztések révén – tízszeres jel/zaj növekedést eredményezett, d) a 2D helyzetérzékeny 3He neutrondetektor javítással összekötött hatásfoknövelése (további 3He mérőgáz betöltése) e) a 4. munkaszakaszban elhalasztott szupertükör szűrő (és egyben polarizátor) megvalósítása a Be-szűrő és a polarizátor opcionális helyettesítésére. f) a mérésvezérlő programrendszer továbbfejlesztése A fenti fejlesztéseket az 1.2 mellékletben szemléltetjük.
12
2. részfeladat: Közép-európai felhasználói együttműködés és ILL-partnerség A részfeladat koordinátora az MTA-Wigner RMI (Bottyán László) 1. Munkacsomag Az ILL tagság folytatása a CENI konzorciumon belül Az MTA Wigner FK az NFÜ támogatását kérte az ILL nemzetközi kutatóreaktor központba történő 2011-13. évi tagdíjfizetése kiegészítéséhez összesen 230 millió forint összegben. A magyar neutronkutató közösség fő kutatói bázisa a Budapesti Kutatóreaktor (BKR), ugyanakkor az itt végzett vagy kezdeményezett kísérletek legmagasabb szintű kiterjesztésére 2005 óta a világ legjobb neutronforrásánál, a franciaországi ILL-ben van lehtőség, miután az NKTH által meghirdetett NAP pályázatból az MTA kutatóintézeteiből álló konzorcium NAP-VENEUS néven kapott támogatást: ezt egyrészt a BKR infrastruktúrájának fejlesztésére, másrészt az ILL tagdíj befizetésére fordítja (jelentős önrész-hozzájárulással). Az ILL szerződés először a NAP projekt 2005-08-as időszakára szólt (372 MFt támogatás, ebből 250 ezer€/év a tagdíj), majd a NAP 200911-re történt hosszabbításakor (424 MFt, ebből 265-328 ezer€/év növekvő tagdíj) a szerződés 2013-ig került kiterjesztésre. 2010-11-ben a támogatási folyósítás elmaradása miatt a tagdíjfizetésben késedelem, ill. új finanszírozási séma megjelenése hiányában 2012-13-ra fedezethiány keletkezett. A 2005-11-es időszak ILL-lel kapcsolatos kutatási tevékenysége maximálisan igazolta a kutatói közösség várakozásait, az ILL lehetőségeinek kihasználtságát. A NAP projekthez köthető hazai fejlesztéseknek és technológiai transzfernek köszönhetően létrejött az az ipari beszállítói bázis, amely lehetővé teszi a tagdíj előnyös, természetbeni beszállítással történő rendezését, sőt azt meghaladó piaci szereplést is. A pályázó a 2013. végéig szóló ILL szerződés időtartamára továbbra is hozzájárul saját forrásaiból a projekt fenntartásához és vállalja az ILL tagsággal kapcsolatos tagdíj kezelését, beleértve a természetbeni beszállítás lebonyolítását is. Az NFÜ a kért támogatás 2012-re eső részletére (115 MFt) egyedi támogatási szerződés címén (száma: ED_12-2-2012-0002, a projekt megnevezése, célja: ILL tagdíjfizetés 2012-re) biztosította. Az ILL tagdíj rendezésére vonatkozó adatokat a 2.1. melléklet tartalmazza a fenti szerződéssel kapcsolatosan készült jelentés formájában. 2. Munkacsomag A közép-európai felhasználói együttműködés bővítése, tréningek szervezése Nemzetközi Neutronszórási Iskola a Budapesti Kutatóreaktornál A BNC és az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont Neutronspektroszkópia osztálya 2012. május 14 és 18 között immár hatodik alkalommal rendezte meg Budapesten a „Central European Training School on Neutron Scattering” (CETS 2012) – Közép-Európai Neutronszórási Iskolát. A hagyományosan kétévente megrendezésre kerülő iskola elméleti előadásokból és a kutatóreaktor berendezésinek használatába bepillantást engedő gyakorlati képzésből áll. Az előadások bevezetik a hallgatóságot a neutronforrások felépítésébe, megismertetik velük a neutronszóráson alapuló mérési technikákat. A 10 MW-os kutatóreaktor neutronnyalábjain üzemelő berendezéseken végzett tipikus kísérletek gyakorlati tapasztalatszerzést tesznek lehetővé a neutronos anyagszerkezet kutatásban, bemutatva a nagyberendezések használatának lehetőségeit. Az iskola egyúttal színvonalas fórumot jelent a fiatal kutatók számára, kutatási tapasztalataik és eredményeik megvitatására. A programnak mintegy 30 résztvevője volt, legtöbben a közép-európai régióból érkeztek, de volt fiatalok Portugáliából, Spanyolországból, Izraelből, sőt még Indiából és Indonéziából is. Meghívott előadók között a neutronkutatás nagytekintélyű képviselői tartottak előadásokat, többek között Mezei Ferenc (BNC), David Watkinson (Cardiff), Gerhard Krexner (Uni. Wien), Philip Bentley (ESS-Lund), Margarita Russina (HZ-Berlin), Massimo Rogante (Olaszo.), Faragó Béla (ILL-Grenoble), Mikhail Avdeev (Dubna). A BNC egy EU FP7-es projekt 13
révén európai vezető intézmény a kulturális örökség tárgyainak neutronos vizsgálataiban – ennek a témának az idei iskola külön szekciót szentelt. Az előadásokon és gyakorlatokon kívül az iskola egy fél napos előadás/poszter szekció keretében lehetőséget biztosított a résztvevők számára, hogy bemutassák saját kutatási területüket. A korábbi iskoláink résztvevői később mérési javaslatokkal jelentkeztek; a CETS 2012 egy nagyon érdeklődő és tehetséges fiatalokból álló csapatot hozott össze, várhatóan többen lelkes felhasználóként térnek vissza. A nemzetközi neutronkutatási szaklapban (Neutron News) az iskoláról készült összefoglaló a 2.2/1. mellékletben olvasható. A közép-európai együttműködés egy másik fontos eredménye a C-ERIC projekt felállítása. A Horizon 2020 az eddigiektől eltérő séma keretében fogja kezelni a nemzeti tulajdonban lévő, páneurópai kutatási infrastruktúrák (KI-k) kölcsönös, szabad hozzáférésű használatát és azok koordinált fejlesztését. Várható, hogy a támogatásra továbbra is konzorciumok lesznek jogosultak, de elsősorban, vagy akár kizárólag azok, amelyek az eddigi, viszonylag laza hálózat helyett a European Research Infrastructure Consortium (ERIC) jogi keretrendszer szerint működnek. Az első ilyen pályázatok 2013-ban várhatóak, hogy a KI-k folyamatos hozzáférését és fejlesztését biztosítsák. A Central European Research Infrastructure Consortium (C-ERIC) együttműködés alapvető célja, hogy létrehozza Közép-Európa legnagyobb analitikai és anyagtudományi KI-jainak ERIC konzorciumát. A C-ERIC-et Carlo Rizzuto professzor, a trieszti ELETTRA szinkrotron elnöke, a European Strategy Forum on Research Infrastructures (ESFRI) korábbi elnöke kezdeményezte. A C-ERIC alapgondolata szerint a tagországok kutatói számára a mérési lehetőség (nyalábidő) szolgáltatása in-kind beszállítás, aminek ellentételeként az adott infrastruktúra regionális elosztású központi EU-forrásokból jelentős fejlesztési forrásokra számíthat. Így a fennálló kompetitív infrastruktúra nemzetközi használata révén, magyar munkaerő és magyar erőforrások tulajdonképpeni exportjával jelentős külső friss pénzügyi forrásokhoz lehet jutni. A magyar neutron műszeripar a térségben a legjelentősebb. Jelenlegi exportja évi közel 1 milliárd Ft. Emiatt is elsőrendű érdekünk a C-ERIC folyamatba való proaktív bekapcsolódás és – a hazai K+F+I stratégia részeként – a nemzetközi kutatási infrastruktúra befizetések jelentős részének in-kind formában történő realizálása. A CERIC-ben minden tagország egy-egy nagy KI-val vehet részt. A magyar CERIC-csomópont a Budapesti Kutatóreaktor Műszerközpont (BNC – 2.2/2. melléklet). Az együttműködés előkészítése 2011 őszén kezdődött és az NGM, NIH, Külügyminisztérium (Közép-Európai Főo) valamint az MTA BNC közreműködésével jött létre. A C-ERIC alapító okiratának aláírására 2012. augusztus 31-én került sor Bécsben, magyar részről Cséfalvay Zoltán személyében (2.2/3. melléklet). 3.
Munkacsomag
Részvétel az ILL nagy szögtartományú spin-echo berendezésének (WASP) fejlesztésében Az ILL tagság bizonytalansága miatt ebben a témában az ILL az együttműködést nem szorgalmazta, ugyanakkor a berendezés komponensek nagy részét kitevő polarizáló tükrök fejlesztése terén jelentős előrehaladást értünk el, így az ILL igénye szerint itt számottevő beszállítással tudjuk támogatni a 2015-ig tartó ILL beruházást. 4. Munkacsomag Az ILL D33 jelű új SANS berendezésének tervezésébeebben való részvétel Az ILL tagságunk bizonytalansága miatt ebben a témában az ILL az együttműködést nem szorgalmazta – a berendezés megvalósítását spanyol partnerekkel folytatta, 2012 nyarán a berendezés üzembe állt, jelenleg ez az ILL legnagyobb mértékben túligényelt berendezése.
14
5. Munkacsomag Regionális együttműködés kialakítása az ESS megvalósításában A nemzetközi neutronkutatási projektekben való magyar részvétel felmérésére átfogó tanulmányt készítettünk a fontosabb európai projektek magyar vonatkozásairól, a hazai felhasználói közösségről és az ipari beszállítói potenciálról. A teljes tanlmány, melyet az MTA elnökének, az NGM Innovációs Főosztályának és a KI tárcaközi bizottságnak küldtünk meg, a 2.5. mellékletben olvasható. Az ország versenyképessége, a magyar tudomány és innováció további fejlődése szempontjából kulcsfontosságú néhány jól kiválasztott európai kutatási infrastruktúra (KI) fejlesztési projekthez való csatlakozás. Az egyre összetettebb és költségesebb kutatási, innovációs és kísérleti fejlesztési feladatok ellátásában fokozott szerep jut a csak nagy-berendezéseknél, kutatási infrastuktúráknál elvégezhető tevékenységeknek. Példaként kiemelendő, hogy ezek sorában a legjelentősebb az Európai Nukleáris Kutatóközpontban (CERN) való részvételünk, ide történik a legnagyobb tagsági díj befizetésünk (~1.8 Mrd Ft), és egyben a magyar tudománydiplomácia és K+F szektor elmúlt 20 évének legnagyobb sikere is kétségkívül ehhez fűződik: a legmagasabb szintű CERN-i adatközpont Magyarországra telepítése (CERN@Wigner projekt). Ezzel nálunk épül ki a a világ egyik legjelentősebb számítástechnikai bázisa. Másik jelentős KI vonatkozású terület a neutronkutatás, melynek a nemzetközi felmérések alapján a következő 20 évre nagymértékű fejlődése vetíthető előre. A magas színvonalú kísérleti lehetőségekre már most kb. kétszer annyi igény van a tudományos/ipari felhasználás részéről mint amekkora kapacitás rendelkezésre áll. A mérésidő hozzáférés tehát kompetitív alapú, ami garantálja a kiváló tudományos színvonalat és gazdasági hatékonyságot. A neutronszórás egyre nagyobb teret kap a leggyorsabban fejlődő kutatási ágazatokban a hidrogén, ill. a mágneses szerkezetek megfigyelhetősége miatt, így a rendkívül fontos biológiai, biotechnológiai kutatásokban (egészségtudományok, élelmiszerbiztonság, stb.) vagy energetikában (üzemanyag cellák, fotoszintézis), ill. az anyagtudományok, infotechnológia területén kap fontos szerepet. Világszerte jelentős beruházások folynak új neutron mérőállomások létesítésére – ezek közül három projektben való magyar részvételhez kapcsolódik kiemelt nemzetgazdasági érdek. Az egyik az Európai Neutronkutató Központ, mely a legjelentősebb európai KI projekt. Az ESS létesítésében való részvételt Magyarország számára a projekt koncepcionális megalapozásában játszott vezető szerep (Mezei Ferenc), az európai helyszínpályázatban bizonyított tudományos potenciál, ill. a beruházásban való gazdasági kapacitás kiaknázásának lehetősége teszi kiemelt jelentőségűvé. A másik két létesítmény a hazai atomerőmű bővítési program szempontjából érdemel kiemelést a potenciális reaktorberuházó partner országokkal való kapcsolat erősítése miatt: Az oroszországi Gatchina-i új nagy kutatóreaktor projektben (PIK) a stratégiai partnerségre való felkérés kiváló lehetőséget biztosít az ottani neutronkutatási program és beruházás megvalósításában igen előnyös pozíciók elérésére. Harmadikként a jelenlegi világelső Grenoble-i kutatóreaktorban (ILL) való tagságunk megerősítése járhat ugyancsak kiváló tudományosgazdasági kapcsolatok biztosításával. A fenti nagyprojektekben való részvétel az egyetlen olyan nemzetközi kutatási infrastruktúra terület, amelynek a Budapesti Kutatóreaktor (BKR) révén európai rangú hazai infrastrukturális bázisa és kimagasló szellemi-tudományos potenciálja van. Az ESS, PIK és ILL létesítményekben való részvételt Magyarország számára még a projektek koncepcionális megalapozásában játszott vezető szerep valamint a beruházásban való gazdasági kapacitás kiaknázásának lehetősége is kiemelt jelentőségűvé teszi. Az elmúlt hónapokban jelentős adatgyűjtő és elemző munkát végeztünk a neutronkutatási projektekhez való tényleges csatlakozásunk körülményeinek kialakítására. i) A magyar tudományos igény és kapacitás bemutatására elvégeztük a hazai neutronkutatói közösség részletes, naprakész adatfelmérését. Az EU metodikáját alkalmazva megállapítottuk: a 15
magyaroszági felhasználói létszám ma ~200 kutató, aki 35 (túlnyomóan akadémiai) intézményben dolgozik. Ez a legnagyobb hazai koherens szakterületi közösség. ii) Az ESS-re vonatkozóan részletesen levezettük, ill. kidolgoztuk az ESS-ben való részvételünk pénzügyi paramétereit, a költségvetési források iránti igényt. Kimutattuk, hogy 1.5%-os részesedéshez 2.8 milliárd Ft támogatás szükséges 8 évre elosztva, viszont a teljes beruházási részvétel természetbeni beszállítással lefedhető (hazai K+F munka és műszergyártás), sőt többlet exportárbevétel is teljesíthető; ennek köszönhetően a befizetés-visszatérülés egyenlege pozitív, a tevékenység 35-50 munkahely teremtését/megtartását eredményezi. A beruházási szakaszban való részvétel fő számadatait a következő táblázat foglalja össze. Alább a baloldali ábra a befizetés éves eloszlását (önrész+támogatás) mutatja. ESS beruházás (2012-19) Magyar hozzájárulás (2012-19) Magyar hozzájárulás* Önrész (magyar intézmények) Költségvetési támogatási igény
M€ M€ MFt MFt MFt
1500 11,55 3400 600 2800
Magyar részvétel % Átlagos beruházási támogatás (MFt/év) Magyar ipari beszállítás (2012-19) MFt Beszállítás kincstári visszatérülése MFt Befizetés-Visszatérülés egyenlege MF
1,54 350 9500 3200 +400
* Kerekítve 2012-es értéken, ~300Ft/€ árfolyamon. Az építkezést követő működési időszakban (2020-tól) a részvételi megállapodás ötéves periódusonként kerül megkötésre; a tagdíj mértéke a majdani igények, körülmények szerint aktualizálható és várhatóan javarészt szintén in-kindban fizethető.
Felmérést készítettünk arról a hazai ipari/vállalkozói körről, amely az ESS in-kind beszállításban potenciálisan érintett. A kifejezetten neutronkutatási műszergyártással foglalkozó cégek elmúlt 10 éves forgalma 8.6 milliárd Ft volt. Ezek hazai alvállalkozóinak száma kb. 120, ebből 30 cég millió forintos nagyságrendi beszállítással. Ez a kör önmagában képes a teljes magyar ESStagsági költségvetési támogatás négyszeresét előállítani, ill. a reális ESS igény szerint 2012-25 között 12 milliárd fortint értékben műszert beszállítani. A jobboldali ábrán a 330 M€-nyi ESS műszerberuházás tételeit (2012-ben publikált tervdokumentáció és költségterv szerint), ill. ebből a kb. 42 M€-t kitevő potenciális magyar beszállítást láthatjuk. ESS instrumentáció komponensek költsége: összesen 330 M€
Tagdíj befizetés megoszlása
90
800
80
700
70
Önrész
Támogatás
Egyéb
60
600
50
500
M Ft
Magyar beszállítás 42 M€
8,4
30 300
75,6 3,3
12,6 6
20 29,7
200
10
23,4
18
41,8 0,55 10,45
100
0,88
2,2
40 400
1,1
0,44
20,9
21,56
43,12
0,2 9,8
0
0 2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
Az oroszországi PIK reaktor neutron instrumentációs programja 2013-19 között mintegy 40 mérőállomás létesítésével, közel 300 millió eurónyi költségvetéssel az ESS nagyságrendjébe eső nagyberuházás. A projektben való részvételre keretmegállapodás született az orosz (PNPI) és a magyar (BNC) intézmények között, a tényleges együttműködés feltételeinek kidolgozása folyamatban van, a magyar ipari beszállítás körülményei az ESS-éhez hasonló alapon alakíthatók. A magyar neutronkutató közösség fő kutatói bázisa a Budapesti Kutatóreaktor (BKR), ugyanakkor az itt végzett vagy kezdeményezett kísérletek legmagasabb szintű kiterjesztésére 2005 óta a világ legjobb neutronforrásánál, az ILL-ben van lehtőség. Ennek alapját egy az Innovációs Alapból finanszírozott projekt (NAP) biztosította (lásd: 2.1. munkacsomag alatt). A 16
2005-11-es időszak tevékenységének eredményességét kiválóan demonstrálják a főbb monitoring mutatók (a pontos részletek az éves szakmai jelentésekben megtalálhatók), pl. a több száz nemzetközi publikáció; 12 PhD, egy MTA doktora fokozat megszerzése; sikeres új nemzetközi pályázati támogatások (többek között 8 EU FP6-7 projekt); vállalkozások kapcsolódó tevékenységének több milliárd Ft-os árbevétele. Az ILL-ben éppen elfogadott új stratégiai program 2013-19-re 40 M€ fejlesztést irányoz elő, így az ILL tagsággal kapcsolatos tevékenység az ott beruházásokban való részvétellel az ESS-hez hasonló gazdasági-megtérülési körülmények között valósítható meg. 3. részfeladat: Neutron instrumentációs technológiák kutatása és fejlesztése A részfeladat koordinátora az MTA Wigner SZFI (Füzi János) 1. Munkacsomag Fókuszáló neutronoptikai egységek fejlesztése és tesztelése Új, innovatív elliptikus fókuszáló egység készült, amely a hullámsáv-kiválasztást is megvalósítja, sávszűrő tükörbevonat alkalmazásával. Előnye, hogy a repülési-idő üzemmód, vagy szelektor alkalmazásával járó intenzitásveszteség egy részét kiküszöböli. Az elkészült egységen végzett mérések eredményei az ILL Workshop on Neutron Delivery Systems konferencián kerültek bemutatásra. Az előadás anyagát a 3.1. melléklet tartalmazza. 2. Munkacsomag Új költséghatékony nyalábszaggató rendszerek fejlesztése A BKR 10/3-as hidegneutron-nyalábján telepített FSANS berendezés TOF üzemmódját biztosító nyalábszaggató rendszer két impulzusformáló, egy sávszélesség-meghatározó és egy áthalláskizáró chopperből áll. A berendezés igényeinek megfelelően optimalizált rendszer elemei (chopperek, hajtások, rendszerszintű vezérlés) elkészültek, a telepítés és beüzemelés megtörtént. A minősítő mérések eredményeit a 3.2.1 melléklet tartalmazza. A berendezés detektorának hatékonyságát meghatározó TOF kísérletek eredményei a 3.2.2 és 3.2.3 mellékletben találhatók. 3.
Munkacsomag
Impulzusüzemű forráshoz optimalizált TOF mérési eljárások tesztelése Erre a munkaszakaszra maradt az RRM (ciklustöbbszöröző) és WMF (hulámsáv sokszorozó) módszerek kisérleti szimulációja során nyert igen nagyszámú adat feldolgozása és alapos elemzése. Ehhez megfelelő módszereket és programokat kellett kidolgozni, vizsgálni a csopper rendszer esetleges instabilitásainak hatását, stb. Az eredmények igazolták, hogy az ezen módszerekkel nyert spektrumok – amellett, hogy a nagy felbontást megőrizve kihasználják a hosszú impulzus intenzitását – egyenértékűek a rövid impulzusú vagy szaggatós nagyfelbontású spektrumokkal. A módszert ötvözve az ún. időbélyeges adatgyűjtéssel (minden egyes esemény – neutron befogás, csopper jelek és környezeti változások – időbélyeggel ellátva kerülnek rögzítésre) a spektrumok normálása akár monitor, akár inkoherens referencia mérés, vagy a kettő együttes alkalmazásával elvégezhető, és a redukált spektrumok a szokásos módon feldolgozhatók. Eredményeinket ismét több fórumon ismertettük (legrészletesebben: Workshop on fast rotating devices for neutron science at pulsed sources. 8.2./9.2.2012, Malmö, ESS) és publikáltuk: Mezei, Russina, Káli; Time-of-Flight Neutron Diffraction for Long Pulse Neutron Sources; Neutron News, 23.1, 29-33, 2012; First Implementation of Novel Multiplexing
17
Techniques for Advanced Instruments at Pulsed Neutron Sources; JPCS 340, A.n. 012018, 2012) illetve további publikációk várhatók. 4. Munkacsomag Gamma spektrometriai és neutronradiográfiás technikák fejlesztése Továbbfejlesztettük a „Budapest PGAA Data Acquisition Software” 2010 óta használt verzióját úgy, hogy a NORMA berendezés mintapozícionáló asztalát is vezérelni tudja a Galil Ethernetes kontroller modulon keresztül, manuálisan és automatikus módban is. A jelenlegi 1.3.1 verzió képes mérési pontonként egy-egy gamma spektrum felvételére batch módban és a tapasztalatok szerint megfelelően működik. Ezt össze lehet kapcsolni a radiográfiás képek készítésével is. Meghatároztuk a neutronradiográf térbeli felbontását, amely 0,22 mm-nek adódott a konverziós ernyőhöz közeli (1 mm) helyzetben. Innen távolodva az érték romlik, az átlagos PGAI távolság (100 mm) esetén ∼0,5 mm. A nyaláb L/D viszonyára 233-at kaptunk, amely ∼10-szer jobb a 2ɵ neutronvezetőtől elméletileg várt 25-ös értéknél. Meghatároztuk a PGAI detektor 2 mm-es ólomkollimátorának átviteli függvényét a 100–1400 keV energiatartományban. Várakozásunknak megfelelően a minta helyén a térbeli felbontást meghatározó FWHM érték lineárisan nő a gamma foton energiájával (4,75–6,75 mm). A berendezés paramétereit és alkalmazásait egy poszteren (Nuclear and Radiochemistry 8 Conference [1]) és szóbeli előadás formájában (TANCA2012 [2]) mutattuk be a szakmának. Részt vettünk az IAEA és a PSI által szervezett, a neutrontomográfiás mérések minőségbiztosítását és –ellenőrzését megalapozó összemérésen. Az eredmények publikálása 2013 folyamán várható, de az előzetes információk szerint mind a kontraszt, mind a térbeli felbontás tekintetében a hasonló laborok között az élmezőnyben végeztünk. A berendezés beüzemelése óta számos mérést végeztünk az NMI3 és az ERINDA felhasználói programokban, a felhasználók nagy megelégedettségére [3, 4]. Többek között ezeknek a méréseknek is köszönhető, hogy az új tomográfra és a felújított NIPS mérőhelyre alapozva támogatást nyertünk a neutronos leképezési eljárások fejlesztésére létrehozott EU FP7 NMI3-II Imaging JRA projektben. Feladatunk a PGAA/PGAI – NR/NT kombinálása, mint kiegészítő módszer, anyagi inhomogenitások feltérképezéséhez. A méréseink szerint számos elem (pl. vas) esetén azok térbeli eloszlása akár 1 %-os pontossággal is mérhető. Az eredmények publikálása 2013 folyamán várható. A digitális jelfeldolgozás elméletét és az elektronikai megvalósítását szakkönyvek, publikációk és internetes információk alapján áttekintettük. Megállapítottuk, hogy a jelenleg alkalmazott lineáris algoritmusok futtatásához milyen eszközök szükségesek (pl. FPGA). A jelenleg kereskedelemben kapható modellek közül mindegyik a lineáris algoritmust alkalmazza kisebb eltérésekkel, amelyek csak kompromisszumokkal alkalmasak a PGAA speciális igényeinek kielégítésére. Az ún. sampling ADC alapú adatgyűjtők, melyek a nyers adatokat közvetlenül a merevlemezre írják, jelenleg még rutinfelhasználásra szintén nem praktikusak, naponta akár több TB mennyiségű adatot generálnak. Ezzel a technikával azonban kidolgozhatók pontosabb feldolgozást adó algoritmusok, amelyeket aztán alkalmassá kell tenni a rutin felhasználásra. A már említett FPGAk még nem képesek bonyolultabb, nemlineáris algoritmus befogadására ezért egy közbenső megoldást választottunk, a lineáris algoritmussal feldolgozott adatok listamódú gyűjtését, amely akár on-line is átalakítható hagyományos spektrummá. E feltételeknek legjobban a CAEN cég terméke felelt meg. (ld. 1. részfeladat 2. munkacsomag). Új méréseket végeztünk PGAA detektor átviteli függvényének meghatározására annak érdekében, hogy a GEANT4 kóddal végzett számításokat ellenőrizni lehessen. A számítás rámutatott arra, hogy a Catcher elnyomó kristályunk gyakorlatilag nem működik. A szimuláció csaknem kifogástalanul adja vissza a Co-60 és a Bi-207 normál spektrumokat, de a Comptonelnyomásnál a koincidencia kijelölés nem lehet tökéletes, ezért ezt is figyelembe kell venni a számításban. Ezen is segít az újonnan beszerzett digitalizáló-alapú jelfeldolgozó, mivel ott sokkal jobb Compton-elnyomás valósítható meg, mint a jelenleg alkalmazott hardveres megoldásnál. 18
5. Munkacsomag Neutron- és röntgenreflektometriai módszerek fejlesztése Neutron- és röntgenreflektometriai módszerek, valamint magnetooptikai eljárások alkalmazását terveztük a neutrontükrök minősítése, illetve előállítási technológiájuk fejlesztése érdekében. Fém- és fémoxid multirétegek előállítási lehetőségeinek vizsgálatát tűztük ki célul ultranagy vákuum körülményei között. Elméleti és gyakorlati eredmények és publikációk születtek a nukleáris rezonanciaszórás és általában a részecskeszórási kísérletekben a reciprocitássértés lehetséges eseteinek vizsgálata terén. Többéves fejlesztőmunka eredményeképpen számos vékonyréteganalitikai/spektroszkópiai módszer együttes kiértékelésére, spektrumszimulációjára, szimultán spektrumillesztésére alkalmas programot fejlesztettünk ki, amely a kutatóközösség elismerését vívta ki (FitSuite, www.fs.kfki.hu). A 6. munkaszakaszban elsősorban a polarizált neutronok off-spekuláris szórásának elméleti vizsgálatára összpontosítottunk: a szóráskép szimulációját és elméleti modellhez való illesztését a doménkorrelációs függvények általános szimmetriáinak felhasználásával sikeresen végeztük el antiferromágneses csatolásű multirétegek esetére. Neutronoptikai komponensek fejlesztése (felületminősítő eljárás alkalmazásával). A kidolgozott röntgen reflektometriás felületminősítő eljárását alkalmaztuk neutronoptikai komponensek ellenőrző vizsgálatára Új mikrofókuszú „pin-hole” geometriájú 2D detektorral ellátott kisszögű röntgen szórásvizsgáló berendezés kialakítása. Az új berendezés segítségével vizsgálhatóak lesznek: unilamellás foszfolipid vezikulák oldatbeli stabilitása, méretei; a lipid kettősrétegek radiális belső szerkezete nanorészecskék finomszerkezete (core-shell stb) fehérjék és más makromolekulák konformációjának funkcionális vizsgálata oldatban 2012 év végéig megtörtént a fő komponensek beszerzése, a rendszer kialakítása és üzembe helyezése 2013 első negyedévében várható. Philips X’Pert MPD röntgen diffraktométer műszaki fejlesztése. Reflektometriás elrendezést fejlesztettünk a Philips X’Pert MPD diffraktométerhez: röntgenoptikai eszközök készültek (kés, mintaasztal), folytatjuk a tesztelését, kalibrálását (footprint korrekció, minta méret optimalizálás). A folyadékfelszín reflektometriás vizsgálatához a Langmuir filmmérleggel analóg elrendezésű teflon kád készült. A folyadékfelszín magasságváltozásának kiküszöbölésére fóliaablakos párolgásgátló burkolat készül. Gondoskodni kellett a berendezés rezgésmentesítéséről. 4. részfeladat: Anyagkutatás neutronokkal és komplementer módszerekkel A részfeladat koordinátora az MTA TTK (Grósz Tamás) 1. Munkacsomag Élettudomány vonatkozású témakörök i)
Kalcium-tartalmú biokompatibilis kerámiák szol-gél módszerrel történő előállítása és szerkezetvizsgálata SANS és SAXS módszerrel (SZFI)
A téma felelőse, Meiszterics Anikó 2011-ben megvédte PhD dolgozatát. A témát az ELTE alkalmazásában egy TÁMOP projekt keretében folytatja (4.1.1 melléklet). ii) Lamelláris önszerveződő molekuláris komplexek szerkezete és dinamikája (SZFI) Az MTA Szegedi Biológiai Központ Növénybiológiai Intézetével együttműködésben kisszögű neutronszóró berendezéseket használva (Yellow Submarine-BNC; D22-ILL; SANSI és SANSII 19
PSI) méréseket végeztünk különböző fotoszintetikus szervezeteken és preparátumokon. Fiziológiás körülmények között, intakt leveken sikerült tanulmányoznunk a tilakoid membránrendszer struktúráját és fény-indukált változásait. Ezen kísérletek és az elektronmikroszkópiai vizsgálataink rávilágítottak arra, hogy az egyik, széles körben alkalmazott tilakoid izolálási módszer nem megfelelő, nem őrzi meg a levélben megfigyelhető membránszerkezetet. Összehasonlító méréseket végeztünk különböző fotoszintetikus szervezetek vad típusain és mutánsain, hogy a későbbi modellfejlesztésekkel jobban megértsük a neutronszórással detektálható szerkezetváltozások fiziológiai jelentőségét. Vizsgáltuk továbbá az ú.n. Hofmeister sorozat sóinak hatását izolált tilakoid membránok szerkezetére. Az MTA Molekuláris Farmakológiai Intézetével együttműködésben elasztikus inkoherens neutronszórással az IN13 (ILL) visszaszórási spektrométereken vizsgáltuk antibiotikumok modell membránok dinamikájára kifejtett hatását (4.1.2. melléklet). iii) Biológiai katalitikus folyamatok - folyadékdiffrakciós vizsgálatok A biológiailag releváns uni- és multilamelláris rendszerek oldatainak tanulmányozása folytatódott a Philips X’Pert diffraktométerhez kifejlesztett kisszögű röntgenfeltét alkalmazásával. Ezzel párhuzamosan a nyalábméretből adódó kiszélesedés hatásának kiküszöbölése illetve a szükséges mintamennyiség csökkentése érdekében megkezdődött egy új mikrofókuszú „pin-hole” geometriájú 2D detektorral ellátott kisszögű röntgen szórásvizsgáló berendezés kialakítását melynek segítségével vizsgálhatók lesznek: • unilamellás foszfolipid vezikulák oldatbeli stabilitása, méretei; a lipid kettősrétegek radiális belső szerkezete • nanorészecskék finomszerkezete (core-shell stb) • fehérjék és más makromolekulák konformációjának funkcionális vizsgálata oldatban 2012 év végéig megtörtént a fő komponensek beszerzése, a rendszer kialakítása és üzembe helyezése 2013 első negyedévében várható. Önszerveződő rendszerek valamint átmenetifém ionok tömény lúgos oldatának folyadékdiffrakciós és ehhez kapcsolódó abinitio molekuladinamikai vizsgálata. Az általunk vizsgált önszerveződő vegyületek egyik sarokeleme az Au(I) ion. Az aurofil kölcsönhatás azonban más fémekkel is létrejöhet. Ezeknek a rendszereknek a vizsgálatához fejlesztettünk molekuláris dinamikai párpotenciált. A molekuláris dinamikai szimuláció elengedhetetlen a szupramolekulák oldatainak beható oldatröntgendiffrakciós vizsgálatához, mivel önmagában a röntgendiffrakció nem tudja leírni a teljes szerkezetet, a molekuláris dinamikai szimuláció viszont nagyon érzékeny az alkalmazott kölcsönhatási párpotenciálokra. Ez indokolta, hogy olyan vizsgálatokat végezzünk, mely egyszerű aranysók oldatainak vizsgálatát célozza, molekuláris dinamikai párpotenciálok tesztelése céljából. A kálium-diciano-aurát(I) nitrometános oldatának vizsgálatán keresztül Au(I) – nitrometán potenciál fejlesztését végeztük. Ezzel párhuzamosan az alumínium gyártás során előforduló ionok szerkezetét vizsgáltuk extrém tömény lúgos oldatokban. A H2O, NaOH és Al(OH)3 – ból álló aluminátoldatok szerkezeti, egyensúlyi és általános fizikai-kémiai jellemzése fellelhető az irodalomban. Az aluminátlúg oldatok kémiai speciációját, az előforduló komplexek szerkezetét valamint összetételét a kilencvenes évek végén meghatározták, az ezekkel analóg, magas koncentrációjú (erősen lúgos) oldatok kémiája azonban a legtöbb vonatkozásban (elsősorban szerkezeti szempontból) még feltáratlan. A tömény lúgos oldatok vizsgálatának elsődleges célja, hogy olyan adatokhoz jusson, amelyek alapján a lúgos oldatokban előforduló háromvegyértékű fémionok hidroxokomplexeinek a szerkezete összehasonlíthatóvá válik. További fontos szempont, hogy az eddig összegyűjtött, főleg Al-tartalmú oldatokra vonatkozó adatok zömét szobahőmérsékletű és atmoszférikus nyomású rendszerekre határozták meg. Emiatt szükséges kísérleteinket kiterjeszteni magas hőmérsékletű és nyomású rendszerekre is. Ennek megfelelően tanulmányoztuk a 20
H2O/MOH/Al(OH)3 (M+ = K+ vagy Cs+) rendszereket, amellyel az ionpárképződés szerepét vizsgáltuk, valamint a H2O/NaOH/M’(OH)3 (M’(III) = Ga(III)) rendszereket, itt a központi fémion e rendszerekben betöltött szerepét kívántuk megérteni. A cinkion tanulmányozása oldatkémiai és felületkémiai szempontból különösen érdekes, mert egyike azon kevés kationoknak, amely mind szolvatáció, mind komplexképződés során rendkívül változatos szerkezeti variációkat tud felmutatni (4-8 koordinációs szám, eltérő szimmetriaviszonyok). A folyadékok és oldatok szerkezetkutatását magába foglaló irodalom igen kiterjedt, azonban a mai napig kisszámú szerkezetet ismerünk elég részletesen, különösen a nagy koncentrációjú) telítési koncentrációhoz közeli) és a nem vizes oldatok területe felderítetlen. Molekuladinamikai (MD) szimulációval modelleztük a cink néhány nem vizes elektrolitoldat szolvátszerkezetét előkészítve ezzel röntgendiffrakciós és neutrondiffrakciós módszerrel történő vizsgálatukat. Ezen belül különösen érdekes az átmenetifém ionok és azok sóinak, mint ZnX2 ahol X = Cl, I vagy ClO4 szolvatációja acetonitrilben (AN) és dimetilszulfoxidban (DMSO), formamidban és metanolban. A formamid egy egyszerű modellje lehet a fehérjeláncoknak, míg az AN és a DMSO segítségével a kis dielektromos állandójú közeget tudjuk szimulálni. A kutatások megerősítették, hogy az oldatok szerkezetének mikroszkopikus szintű tanulmányozásához a legcélravezetőbb módszer a kísérleti vizsgálatok és a molekuladinamikai szimulációk együttes alkalmazása. Elvégzett vizsgálataink alapot nyújtanak a metanol bomlásának tanulmányozásához Pd-Zn és PdZnO felületeken. Eddigi számításaink kiterjeszthetők egyéb gyakorlati vonatkozású felületi reakciók modellezésére, a reakciók mechanizmusának feltárására. Ezeknek a vizsgálatoknak a fő célja a metanol adszorpciója során keletkező stabil intermedierek azonosítása, a felület katalitikus aktivitásának vizsgálata. Az elméleti kémiai módszerek lehetőséget szolgáltatnak az adszorbeált molekulák pontos jellemzésére. Folyadékok felszínének reflektometriás finomhangolása és rezgésmentesítése.
vizsgálatához
a
berendezés
karbantartása,
A folyadékok röntgen reflektometriás méréséhez biztosítani kell a rezgésmentes mérési környezetet. A laboratórium kialakításakor azonban csak a transzmissziós folyadékmérésekre helyezték a hangsúlyt, így a laboratóriumban kialakított álpadló csak a födémterhelést hivatott csökkenteni. Az álpadló eltávolításával, ugyanakkor födémterhelés elfogadható keretek közötti megtartásával a diffraktométert új alapokra helyeztük. Az épületben, de főként a laboratóriumban folyó munkából származó rezgéseket ezáltal sikerült kiküszöbölni. A reflektometriás elrendezés során azonban a folyadék felületének mérése atomi felbontású sugárzással történik, így a módszer a folyadék felszínén lévő érdességre és az ott kialakuló hullámokra egyaránt érzékeny (a felület érdessége nem határozható meg). Így a felület tanulmányozásához kifejlesztendő mintatartó esetében erre figyelemmel kell lennünk. A mintatartó tervezése során a primer nyaláb és a szórt nyaláb útvonalát igyekeztünk meghatározni. A maximális intenzitás elérése érdekében pontosan beállítottuk a csőtorony magasságát, a Göbel-tükröt, valamint kidolgoztuk az optimális mintatartó méreteket. Ugyanakkor a nyaláb méretét csökkentő optikai elemek is legyártásra kerültek. Az elővizsgálatok során elkészített makett mintatartók segítségével elegendő tapasztalatot gyűjtöttünk, hogy a végleges, termosztálható és oldószereknek ellenálló mintatartót gyártassunk, mely alkalmas mind szervetlen, mind szerves, esetenként nagy tisztaságot igénylő biológiai modellminták vizsgálatára is. A felbontás, valamint a mérési idő ugyan mintafüggő, de a már meglévő adataink szerint a párolgás elkerülése érdekében a mintatartót zárt térben kell elhelyezni, melynek ablakait Mylar fóliából fogunk elkészíteni. A Mylar fólia kis vastagságban alkalmazva a röntgensugárzás intenzitását elhanyagolható mértékben csökkenti, így nem növeli meg a mérések idejét. A módszer kidolgozásával az intézetben már működő SFG, valamint a GINA berendezés mérési eredményeit tudjuk kiegészíteni, mely a világon egyedülálló infrastruktúrát jelent. 21
iv) Hidrogén tartalmú kristályok holografikus szerkezetvizsgálata RL Mivel neutroniffrakciós mérések azt jelezték, hogy a hidrogén tartalom növekedésével az átlagos atomi távolságok a PdH mintákban növekszik, a korábbi PdH mintán végzett méréseink alaposabb matematikai kiértékelésnek alávetve megmutattuk, hogy a diffrakcióval kapott atomi távolság növekedése a hidrogén tartalom függvényében nem egyenletes, hanem a hidrogén atomok közvetlen szomszédságában ez a rácstávolság torzulás érzékelhetően eltér az átlagos értéktől. Ezt a jelenséget célszerű nagyobb pontosságú méréskkel finomítani. Holográfiai vizsgálatainkat kiterjesztettük az Yttrium hidrid szerkezete lokális tulajdonságainak tanulmányozása céljából. A vizsgálat célja egyrészt a holográfiai szerkezetvizsgálat kiterjesztése a Pd-tól eltérő (szoros illeszkedésű hexagonális szerkezet, amelynek tércsoportja : P63/mmc , és az alábbi rácsparaméterekkel jellemzett: a: 364.74 pm, b: 364.74 pm, c: 573.06 pm, α: 90.000°, β: 90.000°,γ: 120.000°) szekezetű anyagra, amelyben az atomtávolságok és az atomi rend lényegesen eltérő a PdH-ben észleltektől. Másrészt meg kívánunk győződni a többenergiás holografikus (ami több hullámhosszat jelent) eljárás általunk előrejelzett jelentős előnyéről. Az elvárt előnyöket számítástechnikai eljárással modeleztük. A mérés metodikai előkészítése céljából beszereztünk egy polikristályos valamint egy egykristályos mintát. Mindkét mintának a méréshez történő geometriai alakot képeztünk ki 8 illetve 10 mm átérőjű gömböt formálva. Az alakítás igen munkaigényes módon kézi csiszolással készült. A gömbi alaktól való eltérést meghatározva térbeli iránytól függetlenül nem tapasztaltunk ± 0.02 mm-t meghaladó értéket. A kristályszerkezetet Röntgen, illetve neutron diffrakció segítségével határoztuk meg. Az egykristály minta szerkezetvizsgálata igazolta annak egykristály voltát. A polikristályos minta öntecs formában erős irányított blokkokból állt, ezért mechanikai eljárással kénytelenek voltunk kis (0.1-0.2 mm átmérőjű) szemcsékké darabolni. A mechanikai behatás eredményeként viszont jelentős mennyiségű diszlokáció keletkezett, amelyet jól észleltünk pordiffrakciós méréssel. A diszlokációk eliminálását kvarc kapszulában 1200 oC hőmérsékleten 24 óráig tartó hőkezeléssel révén végeztük el. A többenergiás neutron hologramot a repülési idő módszerével végrehajtott monokromatizálás módszerével kaphatjuk meg leghatékonyabban. Ehhez u.n. impulzus forrásra van szükség. Ilyen forrás az angliai ISIS. Az oda benyújtott mérési javaslatunkat elfogadták és 10 napi mérésidőt biztosítottak. Sajnos, az említett neutronforrás technikai okok miatt hosszabb időre leállt, ezért a mérési idő 2013 februárjára tolódott, így a jelen beszámolóban csak az előkészületekről tudunk tájokoztatást adni. 2. Munkacsomag A merőleges mágneses tárolás modellanyagai mágneses stabilitásának vizsgálata. A témában egy PhD (Merkel Dániel Géza:”Mágneses vékonyrétegek vizsgálata és módosítása”) megvédésre került, két, a témába vágó publikáció jelent meg a FePd L10 szerkezetű ötvözetek diffúziós tulajdonságainak vizsgálata témakörben és a közeljövőben még további publikációk várhatók. Az azóta kezdett PhD hallgató hasonló témában metastabil fázisokon diffúziós vizsgálatokat folytat. A ferromágnesség és a szupravezetés rövidtávú kölcsönhatásának vizsgálata A 6. munkaszakaszban a szupravezető/ferromágnes (S/F-) közelhatások vizsgálatában a ferromágneses vékonyréteg vastagságától való függését vizsgáltuk. Ezen vizsgáltatok közben derült fény arra, hogy az S/F közelhatásokat befolyásolják az F-rétegek véges-mérethatásai és azok részleges keveredése a köztes rétegtartományban. Ezeket a tényezőket vizsgáltuk meg részletesen, amiből egy közlemény született és egy további van készülőben. Egy PhD hallgató témája a szupravezető/ferromágnes közelhatások területére esik. Ilyen vizsgálatokat a GINA reflektométernél jelenleg lehetséges 15 K alatti hőmérsékleteken kell végezni, így a 4 K alatti mélyhőmérsékleti kísérletekhez európai együttműködéseket, nyalábidőpályázatokon elnyert mérésidőt kellett igénybe vennünk. 22
3. Munkacsomag Ipari-mérnöki vonatkozású vizsgálatok Három ipari relevanciájú kutatási témában születtek jelentős nemzetközi visszhangot kiváltó eredmények. A Nemzetközi Atomenergia Ügynökség által koordinált projekt részeként nukleáris felhasználású acélok próbatestjein vizsgáltuk a maradékfeszültség jelenségeit nagyfelbontású neutrondiffrakcióval. Úttörő munkának számít a textilipari felhasználásban alkalmazható vizsgálat gyapjúszálak nanoszerkezetének felderítésére kisszögű neutronszórás segítségével – többek között a nedvesítési problémák kezelésében. Ugyancsak kisszögű neutronszórás segítségével tanulmányoztuk a világítástechnikában használatos wolfrám huzalok nanoskálájú komponensek topológiáját, azaz az izzószálak magashőmérsékletű üzemelését stabilizáló kálium adalék viselkedését. A 4.3. melléklet tartalmazza ezeknek a témáknak a rövid angol nyelvű összefoglalóját. 4. Munkacsomag Prompt gamma aktivációs analízis kutatások a nukleáris technika, geológia és a katalízis területén i) A PGAA analitikai módszer és a spektroszkópiai adatbázis tökéletesítése. A TU Braunschweiggel együttműködésben folytattuk a módszer optimálását és alkalmazását CoRe ötvözetek bórtartalmának mérésére és a bór eloszlásának vizsgálatára. A PGAA, a komplementer szilárdtest nyomdetektoros (SSNTD) és optikai mikroszkópiás adatok segítségével bebizonyítottuk, hogy a bór valóban a részecskehatárokon koncentrálódik, ahogy ezt remélték, így valóban alkalmas az anyag tulajdonságainak javítására. A bór térbeli eloszlása az anyagban a bórkoncentráció függvényében változik. Az eredményeket egy cikk [5] és egy poszter [6] formájában mutattuk be. A PGAA módszer kimutatási határánál kisebb mennyiségű urán roncsolásmentes kimutatására kidolgoztuk a hidegneutron alapú neutronkoincidencia számlálás módszerét [7], amellyel µgszinten tudtunk mérni 235U-t. Ez több nagyságrenddel alacsonyabb a jelenlegi safeguards módszerekkel elérhetőnél. A Lawrence Berkeley Laboratóriummal együttműködve folytattuk a W izotópok spektroszkópiai adatainak feldolgozását. Ebből egy publikáció van előkészületben a Phys. Rev. C folyóiratban [8]. Az alábbi iv) pontban részletezett katalitikus mérésekhez kapcsolódóan ellenőriztük a Hf, Zr, La, Y elemek spektroszkópiai adatait és egyes esetekben újramérését is végeztünk. ii) Nukleáris anyagok vizsgálata PGAA-val. A 2012. év során méréseket és adatelemzést is végeztünk ebben a témakörben. A nukleáris adatok mérésének egyik sarokköve a mintaelőkészítés, ezért a nukleáris hulladék azonosításához új mintákon, újabb méréseket végeztünk a jülichi kutatókkal közösen 237NpO2 és 242PuO2 mintákon az EU FP7 ERINDA projekt keretében. Az eredményeket referált folyóiratban tettük közzé [9], melyek C. Genreith (FZ Jülich) PhD kutatásához is hozzájárulnak. 2013 során még jobban tervezett mintákon további méréseket végzünk az ERINDA és az idő közben megalakult TANDEM (MTA EK, FRM2 TU München, FZJ Jülich és LBNL USA) projektek keretében. Méréseket végeztünk az MTA EK Fűtőelem és Reaktoranyagok Laboratórium (FRL) munkatársaival cirkónium burkolatok jellemzésére magas hőmérsékletű vizes/gőzös kezelését 23
követően. A kezelés során, a burkolaton korróziós réteg keletkezik, amelyben cirkónium-hidrid is jelen van. A PGAA módszer lehetővé teszi a hidrogén roncsolásmentes kimutatását. A mérések során elsősorban a hidrogén mennyisége volt fontos, amely 15-20 percen belül >100 ppm koncentráció esetén 5% pontos eredményt adott. A mérési sorozatban E110 és E110G típusú burkolatokat vizsgáltunk, különböző korróziós mértékkel. Az FRL-ben alkalmazott és a neutronos hidrogén mennyiség meghatározás jó korrelációban van, de a hosszú állásidő miatt közvetlen összehasonlítás nem volt lehetséges, ezért további méréseket tervezünk. (n,γ) és (γ,γ’) méréseket végeztünk az EFNUDAT projekt keretében 77Se és 78Se, továbbá a 195Pt és 196Pt dúsított izotóppárokon a PGAA és a drezdai ELBE berendezéseken. A mérés célja olyan gamma erősségfüggvény (GEF) meghatározása, amely mindkét gerjesztési folyamatot egyszerre leírja, mivel az irodalomban a két módszerből meghatározott GEF nem egyezett. A fenti izotóp párok azért érdekesek mert a 77Se és a 195Pt atommagok alapállapoti spinje 1/2- és így az (n,γ) reakcióban létrejövő befogási állapot spinje 1-, amelyet a (γ,γ’) a legnagyobb valószínűséggel gerjeszt. Ezzel a választással tehát biztosítható az, hogy a gerjesztési spin ugyan az. Mindkét atommag párnál sikerült egy közös GEF-fel leírni a mért gamma spektrumokat, vagyis nincs ellentmondás a GEF-ek között. Eredményünket két cikkben adtuk közre [10, 11]. Pályázatot nyertünk az ILL EXOGAM kampányában egy (n,γγγ) mérés elvégzésre a PFB1 neutronnyalábon. Az EXOGAM összesen 46 HPGe detektoros (tíz clover és hat HPGe) kompakt detektorrendszer, amely lehetőséget nyújt tripla koincidencia mérésre. A mérés célja, hogy információt nyerjünk a Pigmy rezonanciáról, továbbá spin és paritás információ szerzése. A háromnapos mérés során 1.5 Tbájt adat gyűlt össze, melynek a feldolgozása folyamatban van. 2012. december 10-14 között megrendeztük a „IAEA Technical Meeting on Use of Neutron Beams for High Precision Nuclear Data Measurements, 10-14 December 2012 Budapest, Hungary” munkaértekezletet, amelynek célja a nagypontosságú nukleáris adatmérések bemutatása volt. Az értekezleten két előadást tartottunk [12, 13]. iii) Geológiai vizsgálatok. Számos mélytengeri szerpentinit kőzetminta bórtartalmát is vizsgáltuk, amelyet Kodolányi és társai 2012-ben közösen publikáltak a Journal of Petrology című folyóiratban [14]. Vizsgálataik alapján a mélytengeri kőzetek Cl, B, Sr, U, Sb, Rb, Cs gazdagodása a szerpentinitesedés átalakulási folyamatának eredménye. A szerpentinitek kémiai összetételét jelentősen befolyásolja, hogy milyen tektonikai környezetben helyezkednek el. Az óceán közepén elhelyezkedő szerpentiniteknek relatív nagy a Cl, B, U, Sr, Sb, Pb és Li tartalma. Passzív szegélyek menti szerpentinitek tartalmazzák a legtöbb bórt és uránt. Gméling Katalin kollégánk felkérést kapott, hogy a „6th Workshop of Young Researcher in Astronomy and Asrophysics” szakmai műhely találkozón előadást tartson, amelynek keretében bemutatta a PGAA és NAA mérési lehetőségeket nem földi eredetű minták vizsgálatán keresztül [15]. Szintén felkérést kapott még az MTA CSFK Földtani és Geokémiai Intézete és az MTA Földtudományok Osztály Geokémiai, Ásvány- és Kőzettani Tudományos Bizottságának Környezetgeokémiai Albizottságától, hogy tartson előadásokat a bórgeokémia és a bórkoncetráció mérési lehetőségeinek témakörében [16, 17]. A korábbi évekhez képest 2012-ben kevesebb geológiai mintát vizsgáltunk, mivel a geológiai vizsgálatokért felelős munkatársunk szülési szabadságon volt. iv) Ipari katalitikus reaktor cellák vizsgálata PGAA-val. A 2011-es RuO2 mérési sorozat eredményeinek értelmezéséből cikket jelentettünk meg a Nature Chemistry folyóiratban [18] és előadásban is beszámoltunk róla az Őszi Radiokémiai Napok konferencián [19]. Az eredmények szerint a katalizátorfelületen lévő klór mérgezi a katalizátort. A felület reakciókörülmények között csaknem telített klórral és ez nem könnyen távolítható el az oxigén arányának a betáplálási anyagáramban történő növelésével. A hőmérsékletfüggő in-situ 24
mérések alapján kimutattuk, hogy a reakciósebesség a felületi borítottságon keresztül függ a hőmérséklettől, nem pedig a sebességi tagon keresztül. 2012-ben a Deacon-reakciót (2 HCl + 1/2O2 → Cl2 + H2O) főleg cérium oxid és Hf, Zr, La, Ymal adalékolt CeO2 katalizátorokkal vizsgáltuk, és az eredményeket összevetettük a 2011-ben mért RuO2 mintákkal tapasztaltakkal. A CeO2-alapú katalizátorok hasonlóan hatékonynak bizonyultak [20], sőt, jól megválasztott Hf es Zr mennyiséggel szignifikánsan növelni lehet a CeO2 aktivitását. Az adalékolt ceria aktivitása korrelálni látszik a rácsállandóval, a kompressziós feszültség a ceria köbös rácsában pozitívan hat az aktivitásra. Az adalékolt céria mintegy fele költséggel előállítható a RuO2-höz képest és e rövid idő alatt is már eljutott az ipari alkalmazhatóság szintjére [21]. A munkából 2013-ban még további publikációk várhatók. 5. Munkacsomag Archeometriai kutatások 2012-ben folytattuk a pattintott és csiszolt kőeszközök nyersanyagainak eredetmeghatározását. A vizsgált kőeszköz nyersanyagtípusok a pattintott kőeszközök esetében az obszidián, kovakőzetek, szeletai kvarcporfír, a csiszolt kőeszközök esetében zöldpala, nagynyomású metamorfit voltak. A vizsgált európai obszidiánok körét lengyelországi és romániai mintákkal bővítettük. A lengyelországi mintákról megállapítottuk, hogy egyértelműen „Kárpáti 1” típusúak, a romániai minták „Kárpáti 1” vagy „Kárpáti 2” típusúak, esetükben a méloszi eredet a PGAA-mérések alapján nem valószínűsíthető [22, 23]. A kutatást a K 100385 sz. OTKA pályázat, ill. a CHARISMA FP7 pályázat is támogatta. A korábban megkezdett, csiszolt kőeszközök eredetvizsgálatával foglalkozó kutatásainkat folytatva, nagynyomású metamorfit kőeszközök távolsági importját vizsgáltuk a Kárpátmedencében [24]. Egy esettanulmányban az olaszországi Caput Adrie területén felfedezett „Ljubljanai típusú” rézkori csiszolt kőbalták nyersanyagának eredetét vizsgáltuk. Vizsgálataink megerősítették azt a feltevést, hogy a kőeszközök nyersanyaga közeli szlovéniai területekről származik [25]. Az együttműködést a CHARISMA FP7 projekt tette lehetővé. A CHARISMA FP7 keretében zajló görög együttműködésben módszertani vizsgálatokat végeztünk Kr.e. 16-13. sz-i mükénéi üvegeken. Az értékes leletek korrózióját, ill. lehetséges származási helyét vizsgáltuk. A tömbi PGAA elemösszetételt összehasonlítva a felületi PIXE és mikroszkopikus tartományra vonatkozó SEM-EDS eredményekkel, meghatároztuk, hogy mely kémiai összetevők mennyisége változik az üvegek korróziója során [26]. ToF-ND, PIXE, PGAA és radiográfia módszerével vizsgáltunk Kr. e. 3200-ból származó korrodált egyiptomi fémgyöngyöket, amelyek a mérések szerint valószínűsíthetően meteorit eredetűek és bizonyíthatónak tűnik, hogy a legkorábbi ismert, ember által megmunkált vastárgyak. Bolíviában feltárt régészeti lelőhelyekről, ~Kr. u. 1200-1500-ból származó inka kerámiákat vizsgáltunk. A különböző analitikai módszerekkel (PGAA, INAA, XRF) az összetétel változásán keresztül jól nyomon követhetők voltak a felhasznált nyersanyagok, ill. a készítési technikák változásai a Késő Átmeneti Kortól (Kr.u. 1000/1200-1438) a Klasszikus Inka Korig (1438-1535) [27]. Áttekintő jellegű cikkeket jelentettünk meg az archeometriai kutatásokról Neutron News folyóiratban [28].
25
Publikációs lista A projekt adott munkaszakaszában a projekt tárgykörébe eső, ill. a projekt által teljesített publikációk, előadások, jelentések listáját konzorciumi résztvevőként az alábbi bontásban adjuk meg: - Megjelent nemzetközi folyóirat cikkek - Közlésre elfogadott nemzetközi folyóirat cikkek - Konferencia kiadványok - Könyv fejezetek, egyéb közlemények, hazai publikációk, riportok - Szóbeli v. poszter előadások - Disszertációk MTA Wigner SZFI Publikációs lista 1. 2. 3.
4. 5. 6.
7.
8.
9. 10. 11.
Cser L; New developments is atomic resolution holography, in PEPAN Letters Journal and in Book of Proceedings of the 20th International Seminar on Interaction of Neutrons with Nuclei (ISINN-20), Alushta, Ukraine, 21-26, 2012 Cser L, Krexner* G, Markó M, Szakál A; Neutron holography-a Brief History and overview; Neutron News; 23, 17-20, 2012 Nagy G, Szabó M, Ünnep R, Káli G, Miloslavina Y, Lambrev PH, Zsiros O, Porcar L, Rosta, L, Garab Gy; Modulation of the multilamellar membrane organization and of the chiral macrodomains in the diatom Phaeodactylum tricornutum revealed by small-angle neutron scattering and circular dichroism spectroscopy.Photosynth. Res. 111, 71-79, 2012 Kasztovszky Zs, Rosta L; How can neutron contribute to Cultural Heritage Research?; Neutron News, 23, 25-28, 2012 Mezei F, Russina* M, Káli Gy; Neutron diffraction for long pulse neutron sources; Neutron News, 23, 29-31, 2012 Nagy G, Pieper* J, Krumova* SB, Kovács* L, Trapp* M, Garab* Gy, Peters* J; Dynamic properties of photosystem II membranes at physiological temperatures characterized by elastic incoherent neutron scattering. Increased flexibility associated with the inactivation of the oxygen evolving complex; Photosynth Res 111, 113-124, 2011 Nagy G, Szabó* M, Ünnep R, Káli Gy, Miloslavina* Y, Lambrev* PH, Zsiros* O, Porcar* L, Rosta L, Garab* Gy; Modulation of the multilamellar membrane organization and of the chiral macrodomains in the diatom Phaeodactylum tricornutum revealed by smallangle neutron scattering and circular dichroism spectroscopy; Photosynth Res; 110, 71-79, 2012 Posselt D, Nagy G, Kirkensgaard JJK, Holm JK, Aagaard TH, Timmins P, Rétfalvi E, Rosta L, Kovács L, Garab Gy; Small-angle neutron scattering study of the ultrastructure of chloroplast thylakoid membranes – periodicity and structural flexibility of the stroma lamellae; Biochim Biophys Acta – Bioenergetics; 8, 1220-1228, 2012 Rosta L, Len A, Pépy G, Harmat* P, Nano-scale morphology of inclusions in tungsten wires a complex SANS study, Neutron News, 23, 13-16, 2011 Saerbeck* T, Klose* F, Le Brun* AP, Füzi J, Brule* A, Nelson* A, Holt* SA, James* M; Polarization "Down Under": The polarized time-of-flight neutron reflectometer PLATYPUS; Rev Sci Instr; 83, 081301, 2012 Russina* M, Mezei F, Kali Gy; First implementation of novel multiplexing techniques for advanced instruments at pulsed neutron sources; Journal of Physics Conference Series; 340, 2012
26
12.
Szakal A, Czifrus* S, Marko M, Füzi J, Rosta L, Cser L; Optimization of focusing supermirror neutron guides for low gamma-background; Nucl Instr Meth A; 634 (S1) S130-S133, 2011
Könyv, könyvfejezet 13.
Cser L, Krexner* G, Markó M, Szakál A; Neutron Holographic Imaging with Picometer Accuracy; Fundamentals of picoscience; Taylor & Francis, 2012
Nemzetközi és hazai konferencia előadások, poszterek, kiadványok 14.
15. 16. 17. 18. 19.
20.
21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28.
Franklyn* CB, Török Gy; Use of Small Angle Neutron Scattering to Study Various Properties of Wool and Mohair Fibres; Applications of Nuclear Techniques Eleventh International Conference 12–18 June 2011 Crete, Greece; AIP Conf. Proc; 1412, 93-97, 2011 Russina* M, Mezei F, Kali Gy; First implementation of novel multiplexing techniques for advanced instruments at pulsed neutron sources; Journal of Physics Conference Series; 340, 2012 Cser L; New developments is atomic resolution holography; 20th International Seminar on Interaction of Neutrons with Nuclei (ISINN-20), Alushta, Ukraine, 21-26, 2012 Cser L; Holographic imaging of atomic scale objects using thermal neutrons, International Woekshop on 3D Atomic Imaging at Nano-scale Active Sites in Materials, (3D-AINAS), Aug. 6-8, University of Tokyo, Japan, 2012 Cser L; Holographic imaging of atomic scale objects using thermal neutrons, XXII Междухародное совешание «Испольыование рассеяния нейтронов в исследоваиях конденсированного состояния», РНИКС Санк-Петербург, 2012 Nagy G, Ünnep R, Garab Gy; Multilamelláris membránrendszerek szerkezetének és szerkezeti flexibilitásának feltárása kisszögű neutronszórás mérésekkel. A Magyar Élettani Társaság, a Magyar Anatómusok Társasága, a Magyar Biofizikai Társaság és a Magyar Mikrocirkulációs és Vaszkuláris Biológiai Társaság Kongresszusa, Debrecen, Hungary, 2012 Nagy G, Posselt D, Kovács L, Holm JK, Szabó M., Ünnep R, Zsiros O, Porcar L, Rosta L, Peters J, Timmins T, Garab Gy; Light-induced reorganizations in the thylakoid membrane ultrastructure of higher plants and algal cells. Structural Dynamics and Dynamical Structures, Grenoble, France, 2012 Rosta L, Kutatóreaktorok sokirányú hasznosítása – új lendület a nagyvilágban, AEKI Klub, 2012 január 13. Budapest, 2012 Rosta L, Új kutatóreaktor építésének lehtősége?; FINE szimpozium, 2012. február 26, Dunaújváros, 2012 Rosta L, Budapest Neutron Centre – a C-ERIC Partner user facility, C-ERIC BoD meeting, Munich, March 26, 2012 Rosta L, Nemzetközi neutronkutatási infrastruktúrák Beszállítói hozzájárulási lehetőségek, CERN szimpozium, Budapest, április 18, 2012 Rosta L, Materials research at the Budapest Neutron Centre, Chinese Academy of Sciences, May 30, 2012, Beijing, China, 2012 Rosta L, CHARISMA Progress Report – Budapest Neutron Centre, CHARISMA annual meeting, September 6-7, 2012 Aachen, Germany, 2012 Rosta L, Budapest Neutron Centre – 20 years of international user operation, RNIKS2012, October 15-19, Zelenogorsk, Russia, 2012 Rosta L, Neutron research prospects for the next decade, BNC user meeting, November 16, 2012, Budapest, Hungary 27
29.
Rosta L, Neutrons and Cultural Heritage at the Budapest Neutron Centre, Science@CERIC Sympozium, 12.12.12, Trieste, Italy, 2012
Doktori disszertáció 30.
Markó M (BME) Atomi felbontású neutron holográfia; Témavezető: Cser L, 2011
MTA EK 1. 2. 3. 4. 5. 6.
7. 8. 9. 10. 11. 12.
13. 14.
Szentmiklósi, L., Z. Kis, T. Belgya, and Z. Révay, NORMA: a new PGAI-NT setup at the Budapest Research Reactor in: NRC-8, EuCheMS International Conference on Nuclear and Radiochemistry, Como, Italy poster, 2012 Szentmiklósi, L., Z. Kis, T. Belgya, and Z. Révay, Determination of the elements’ spatial distribution with neutrons in: TANCA 2012, Rabat, Morocco talk (2012) Belgya, T., Z. Kasztovszky, Z. Kis, and L. Szentmiklósi, Hidegneutronok alkalmazása elemanalitikai és magfizikai kutatásokban, Nukleon, V. évf. Art. num. 121 1-6, 2012 Belgya, T., M. Balaskó, Z. Kis, S. Kiss, and S. Lipcsei: Roncsolásmentes vizsgálati módszerek az Energiatudományi Kutatóközpontban, Innotéka, II. évf. május 28-29, 2012 Belgya T, Szentmiklosi L, Kis Z, Determination of the photon strength function in 114Cd in: The 2nd ERINDA Progress Meeting and Scientific Workshop Jyvaskyla, Finland, 8-11 Jan.2013, 2013 Mukherji D., J. Rösler, J. Wehrs, P. Strunz, P. Beran, R. Gilles, M. Hoffmann, M. Hölzel, H. Eckerlebe, L. Szentmiklósi, and Z. Mácsik: Application of In-situ Neutron and X-ray Measurements at High Temperatures in the Development of Co-Re-based Alloys for Gas Turbines, Metallurgical and Materials Transactions A, 44(1) 22-30, 2013 Szentmiklósi, L, D. Mukherji, Z Mácsik, Determination of the boron distribution in CoRe alloys in: NRC-8, EuCheMS International Conference on Nuclear and Radiochemistry, Como, Olaszország poster, 2012 Bagi, J., L. Szentmiklosi, and Z. Hlavathy: Detection of fissile material using cold neutron interrogation combined with neutron coincidence counting, Nucl Instr. and Method, B 291 53-57, 2012 Szentmiklósi, L., J. Bagi, and Z. Hlavathy, Urán kimutatása hidegneutronos gerjesztéssel, nagy hatásfokú koincidencia-berendezéssel és a késő neutronok mérésével különböző időtartományokban; OAH MMT szimpózium, Budapest talk, 2012 Belgya, T. and Z. Kis, Dúsított izotópok összetételének meghatározása PGAA módszerrel in: Őszi Radiokémiai Napok 2012 Siófok , Hotel Magistern, 2012. október 8-10 Talk, 2012 Hurst, A.M., R.B. Firestone, M.S. Basunia, B. Sleaford, N. Summers, J. Escher, Z. Révay, L. Szentmiklósi, and T. Belgya: A structural evaluation of the tungsten isotopes via thermal neutron capture, Phys. Rev. C., (to be submitted) Hurst, A.M., R.B. Firestone, B.W. Sleaford, N.C. Summers, Z. Revay, L. Szentmiklosi, T. Belgya, M.S. Basunia, R. Capote, H. Choi, D. Dashdorj, J. Escher, M. Krticka, and A. Nichols, Thermal Neutron Capture onto the Stable Tungsten Isotopes in: Cnr*11 - Third International Workshop on Compound Nuclear Reactions and Related Topics, Prague, Czech Republic, September 19 - 23, 2011: EPJ Web of Conferences eds. M. Krticka, F. Becvar, and J. Kroll, p. 1-4, 2012 Belgya T; Prompt Gamma Activation Analysis at the Budapest Research Reactor Physics Procedia, 31 99-109, 2012 Szentmiklósi, L., T. Belgya, Z. Kis, and Z. Révay, Prompt gamma aktivációs analízis a Budapesti Kutatóreaktornál in: 80 éves a neutron, ELTE TTK talk, 2012 28
15. 16. 17.
18.
19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27.
28. 29.
30. 31.
Belgya, T. and Z. Kis, Prompt-Gamma Aktivációs Analízis és Neutron Tomográfia in: MTA Tudomány Ünnepe, 2012 november 20, Budapest, Magyarország Talk, 2012 Genreith, C., M. Rossbach, E. Mauerhofer, T. Belgya, and G. Caspary: Measurement of thermal neutron capture cross sections of 237Np and 242Pu using prompt gamma neutron activation; J. Radioanal. Nucl. Chem., 294 1-5, 2012 Massarczyk, R., G. Schramm, A.R. Junghans, R. Schwengner, M. Anders, T. Belgya, R. Beyer, E. Birgersson, A. Ferrari, E. Grosse, R. Hannaske, Z. Kis, T. Kögler, K. Kosev, M. Marta, L. Szentmiklósi, A. Wagner, and J.L. Weil: Dipole deexcitation 196Pt in (g,g') and (n,g) reactions, Phys.Rev., C submitted, 2013 Schramm, G., R. Massarczyk, A.R. Junghans, T. Belgya, R. Beyer, E. Birgersson, E. Grosse, M. Kempe, Z. Kis, K. Kosev, M. Krticka, A. Matic, K.D. Schilling, R. Schwengner, L. Szentmiklosi, A. Wagner, and J.L. Weil: Dipole strength in Se-78 below the neutron separation energy from a combined analysis of Se-77(n, gamma)and Se78(gamma, gamma ') experiments, Physical Review C, 85(1) art. num. 014311 1-14, 2012 Belgya, T., Nuclear data measurements at the PGAA-NIPS facilities of the Budapest Research Reactor in: IAEA TM on Use of Neutron Beams for High Precision Nuclear Data Measurements, 10-13 December 2012, Budapest, Hungary Talk, 2012 Belgya, T., News at PGAA-NIPS facilities in: IAEA TM on Use of Neutron Beams for High Precision Nuclear Data Measurements, 10 – 13 December 2012, Budapest, Hungary Talk, 2012 Belgya, T., Cross section measurements at the PGAA-NIPS facilities in: EXTEND 2012, School, EK IKI. Budapest, 2012. 09.18-19 eds. Szeminar, 2012 Kodolanyi, J., T. Pettke, C. Spandler, B.S. Kamber, and K. Gmeling: Geochemistry of Ocean Floor and Fore-arc Serpentinites: Constraints on the Ultramafic Input to Subduction Zones, Journal of Petrology, 53(2) 235-270, 2012 Gméling, K., A bór geokémiája: vándor nyomjelző a vulkáni kőzetekben in: A bór bio- és környezetgeokémiája, Budapest talk, 2012 Gméling, K., T. Belgya, Z. Révay, L. Szentmiklosi, and Z. Kasztovszky, Hogyan mérjük a könnyen aktiválodó bórt? (Prompt-gamma neutron aktivációs analitikai vizsgálatok) in: A bór bio- és környezetgeokémiája, Ankét, 2012.12.05, Budapest Talk, 2012 Gméling, K., Measuring light elements (e.g. H, B, Cl) and REE with neutron activation techniques in: 6th Workshop of Young Researcher in Astronomy and Asrophysics, Budapest talk, 2012 Kálmán, D., G.G. Barnaföldi, T. Belgya, G. Hamar, Z. Kis, H.G. Melegh, L. Oláh, G. Surányi, K. Takács, and D. Varga: Kozmikus müonok elnyelődése vas és ólom abszorbensben, Nukleon, V. évf. 122-127, 2012 Teschner, D., G. Novell-Leruth, R. Farra, A. Knop-Gericke, R. Schlogl, L. Szentmiklosi, M.G. Hevia, H. Soerijanto, R. Schomacker, J. Perez-Ramirez, and N. Lopez: In situ surface coverage analysis of RuO2-catalysed HCl oxidation reveals the entropic origin of compensation in heterogeneous catalysis, Nature Chemistry, 4(9) 739-745, 2012 Szentmiklósi, L., D. Teschner, R. Farra, and R. Schlögl, In-situ PGAA: legújabb eredmények in: Őszi Radiokémiai Napok, Siófok talk, 2012 Farra, R., M. Eichelbaum, R. Schlögl, L. Szentmiklósi, T. Schmidt, A.P. Amrute, C. Mondelli, J. Pérez-Ramírez, and D. Teschner: Do observations on surface coveragereactivity correlations always describe the true catalytic process? A case study on ceria, Journal of Catalysis, 297 119-127, 2013 Moser, M., C. Mondelli, T. Schmidt, F. Girgsdies, M.E. Schuster, R. Farra, L. Szentmiklósi, D. Teschner, and J. Pérez-Ramírez: Supported CeO2 catalysts in technical form for sustainable chlorine recycling, Applied Catalysis B, 132–133 123–131, 2013 Kasztovszky, Z., K. T. Biró, V. Szilágyi, B. Maróti, T. Težak-Gregl, M. Burić, A. Hágó, C. Astalos, I. Nagy-Korodi, S. Berecki, A. Hajnal, and B. Rácz, Közép-európai obszidián 29
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
régészeti leletek roncsolásmentes eredetvizsgálata - újabb eredmények in: X. Erdélyi Magyar Régészeti Konferencia, Marosvásárhely, Románia talk, 2012 Kasztovszky, Z., K. T. Biró, V. Szilágyi, B. Maróti, T. Težak-Gregl, M. Burić, A. Hágó, C. Astalos, I. Nagy-Korodi, S. Berecki, A. Hajnal, and B. Rácz, Recent Provenance Study of Obsidian Artefacts found in Central Europe in: 39th International Symposium on Archaeometry, 2012.05.28-06.01, Leuven, Belgium poster, 2012 Szakmány, G., K. T. Biró, F. Kristály, Z. Bendő, Z. Kasztovszky, and N. Zajzon, Long distance import of polished stone artefacts: HP metamorphites in Hungary in: 39th International Symposium on Archaeometry, 2012.05.28-06.01., Leuven, Belgium poster, 2012 Bernardini, F., A. De Min, D. Lenaz, Z. Kasztovszky, P. Turk, A. Velušček, V. Szilágyi, C. Tuniz, and E. Montagnari Kokelj: Mineralogical and Chemical Constraints on the Provenance of Copper Age Polished Stone Axes of ‘Ljubljana Type’ from Caput Adriae, Archeometry, in print, 2013 Zacharias, N., M. Kaparou, Z. Kasztovszky, K. Beltsios, I. Kovács, Z. Szőkefalvi-Nagy, J. Murphy, V. Kantarelou, and A. Germanos Karydas, A Technological and Provenance Study of Two Mycenaean Glass Collections Using X-Rays and Ion-Beam Analyses in: 39th International Symposium on Archaeometry, 2012.05.28-06.01., Leuven, Belgium poster 2012 Thilo, R., A. Jambon, G. Kali, Z. Kasztovszky, Z. Kis, I. Kovács, B. Maróti, M. Martinon-Torres, V. Pigott, S. Quirke, L. Szentmiklosi, and Z. Szökefalvi-Nagy, Mankinds Earliest Iron - Really Meteoritic? in: 39th International Symposium on Archaeometry, 2012.05.28-06.01., Leuven, Belgium poster 2012 Szilagyi, V., J. Gyarmati, M. Toth, H. Taubald, M. Balla, Z. Kasztovszky, and G. Szakmany: Petro-mineralogy and geochemistry as tools of provenance analysis on archaeological pottery: Study of Inka Period ceramics from Paria, Bolivia, Journal of South American Earth Sciences, 36 1-17, 2012 Kasztovszky, Z. and L. Rosta: How can neutrons contribute to cultural heritage research?, Neutron News, 23, 1, 25-28, 2012
MTA TTK 1. 2.
3. 4.
5. 6.
Varga Z, Wacha A, Vainio U, Gummel J, Bóta A; Characterization of the PEG layer of sterically stabilized liposomes: a SAXS study; Chemistry and Physics of lipids 165, 4, 387-392, 2012 Bakó I, Grósz T, Bálint S, Pálinkás GThe uncertainty in neutron diffraction results caused by solving linear equation systems of linear equations to compute the partial structural features; Zeitschrift für naturforschung section B-A Jpurnal of chemical Sciences; Online 1-6, 2012 Probst M, Injan N, Megyes T, Bakó I, Bálint S, Limtrakul J, Nazmutdinov R, Mitev PD, Hermansson KA gold cyano complex in nitromethane; MD simulation and X-ray diffraction; Chemical Physics Letters; 539, 24-29, 2012 Iavicoli P, Xu H, Keszthelyi T, Telegdi J, Wurst K, Van A B, Saletra W J, Minoia A, Beljonne D, Lazzaroni R, De Feyter S, Amabilino D B Organization of the enantiomeric and racemic forms of an amphiphilic resorcinol derivative at the air–water and graphite– 1-phenyloctane interfaces; Chirality 24, 2, 155-166, 2012 Bakó I, Stirling A, Bálint S, Pápai IAssociation of frustrated phosphine-borane pairs in toluene: molecular dynamics simulations; Dalton Transactions; 41, 30, 9023-9025, 2012 Kótai L, Bálint Sz, Gács I, Lakatos G, Angyal A, Mehrotra RN The minimal occupancy level of the clathrate hydrate host lattice and the intercalation heat of the guest molecules
30
7.
in the chlorine hydrates; Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie; 638, 2, 279-281, 2012 Kótai L, Bálint Sz, Gács I, Lakatos G, Angyal A, Mehrotra NRA simple method for calculation of the composition of type I clathrate hydrates; Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie 638, 3-4, 648-654, 2012
MTA Wigner RMI 1. 2.
3. 4. 5. 6.
7. 8.
9.
10. 11. 12. 13.
L. Deák, T. Fülöp; Reciprocity in quantum, electromagnetic and other wave scattering; Annals of Physics 327, 1050, 2012 L. Deák, L. Bottyán, T. Fülöp, G. Kertész, D. L. Nagy, R. Rüffer, H. Spiering, F. Tanczikó, and G. Vankó;Switching Reciprocity On and Off in a Magneto-Optical X-Ray Scattering Experiment Using Nuclear Resonance of α-57Fe Foils; Phys. Rev. Letters 109, 237402, 2012 L. Bottyán, D. G. Merkel, B. Nagy, J. Major; Neutron Reflectometer with Polarization Option at the Budapest Neutron Centre”,Neutron News 23, 21, 2012 D.G. Merkel, B. Nagy, Sz. Sajti, E. Szilágyi, R. Kovács-Mezei, L. Bottyán; Higher harmonics suppression in Fe/Si polarizing neutron monochromators; Nucl. Instr. Methods A, 704, 92, 2013 L. Bottyán, D. G. Merkel, B. Nagy, J. Füzi, Sz. Sajti; GINA—A polarized neutron reflectometer at the Budapest Neutron Centre”, Rev. Sci. Instrum. 84 015112, 2013 B Nagy, Yu N Khaydukov, L.F. Kiss, Sz Sajti, DG Merkel, F Tanczikó, AS Vasenko, RO Tsaregorodsev, A Rühm, T Keller, L Bottyán; Controlling exchange coupling strength in NixCu100-x thin films; Journal of Superconductivity and Novel Magnetism, arXiv:1205.4149, nyomdában L. Bottyán; Instrumentation development at the polarized-neutron reflectometer – GINA in 2012; Budapest Neutron Centre User Meeting, 2012 november 17, Budapest, 2012 Sajti Sz; Domain Correlations In Complex Stratified Magnetic Structures – Simulation/Fitting Off-Specular Scattering; New Opportunities for Research on Hard and Soft Matter Nanostructures using Neutron Reflectometry Berlin, 2012. április 17-18. Harnack Haus, Berlin-Dahlem, Németország, 2012 L. Bottyán, „Iron Self-Diffusion In Metastable FePd Revealed By Reflectometry” New Opportunities for Research on Hard and Soft Matter Nanostructures using Neutron Reflectometry Berlin, 2012. április 17-18. Harnack Haus, Berlin-Dahlem, Németország, 2012 D.L. Nagy, „Magnetism At The Surface And In Thin Films: Phases, coupling, anisotropy and domain structure as seen by NRS” Progress in Nuclear Resonance Scattering: from Methods to Materials Physik-Zentrum Bad Honnef, Germany, 26–29 February 2012. B. Nagy; Magnetic Proximity at the Ferromagnet/Superconductor Interface Studied by Waveguide-enhanced Polarized Neutron Reflectometry; 4th User Meeting of the Heinz Maier-Leibnitz Neutron Centre; március 23, 2012 D.G. Merkel; Fe self-diffusion revealed by reflectometry in FePd alloys; Intézeti szeminárium, European Synchrotron Radiation Facility, 2012. november 10, Grenoble, Franciaország, 2012 D.L. Nagy, "Formation and Transformation of Domains in Antiferromagnetically Coupled Multilayers", Intézeti szeminárium, Physics Department, Sultan Qaboos University,Muscat; Oman, 29 May 2012 Közlemények összesen: 88
31
A tervezett és tényleges pénzbeni ráfordítások részfeladatok és partnerek szerint Részfel. 1. részf. 2. részf. 3. részf. 4. részf.
Téma Infrastr Nemz.kop. Instum.fejl. Kutatás
SZFKI 17000 28000 9000 8500 62500 62500
Terv 2012 IKI KK RMKI Össz SZFKI 10000 5200 11000 43200 20000 27000 13000 21000 89000 23000 6000 4000 4000 23000 11888 7400 5800 3300 25000 9500 50400 28000 39300 180200 64388 50400 28000 39300 180200 64388
Tény 2012 IKI KK 10996 7625 25095 9400 6606 6214 7702 7391 50400 30630 50400 30630
RMKI Össz 9000 47621 25064 82559 3000 27708 3000 27593 40064 185482 40064 185482
A táblázat számai mutatják, hogy a projekt időarányos teljesítése megfelelt a tervezettnek, a részfeladatok közötti átcsoportosítás pedig az elvárt határokon belül valósult meg.
32
Monitoring mutatók (az indikátor űrlap szerint)
33
Tájékoztatás és nyilvánosság A munkaszakasz során született kutatási és fejlesztési eredmények kivétel nélkül mind publikus megjelenésre alkalmasak, bemutatásuk hazai és nemzetközi szakfolyóiratokban, ill. nyilvános rendezvényeken szóbeli v. poster előadás formájában történt. A projektnek saját honlapja nem készült, mert jelentős az átfedés a Budapesti Neutronkutató Műszerközpont (BNC) tevékenységével, a NAP projekt fő eseményei, rendezvényei, eredményei a BNC honlapjára kerültek fel. A www.bnc.hu honlap 2012-ben honlap teljes megújításra került. A tájéloztatáshoz tartozik, hogy mind a négy partner rendszeres éves beszámolót készít az MTA részére – ez aktuálisan a NAP projekt eredményeit is tartalmazza. Külön kiemelésre érdemes, hogy a 2012 novemberében megrendezett Tudomány Napjai program keretésben a BNC önálló rendezvénnyel mutatkozott be az ELTE TTK kari tanácstermében – a NAP projekt eredményei kiemelt szerepet kaptak. Továbbá, a Taylor&Francis kiadó által megjelentetett, a sokezres neutron közösséghez eljutó Neutron News c. szakfolyóirat a 23-as számában, a NAP projekt részeként folyó holográfiás téma látványos ábrái címoldali megjelenésével és „Featuring: The Budapest Neutron Centre” kiemeléssel tipikus eredményeinket bemutató cikksorozat jelent meg. Ugyancsak ennek a Neutron News számnak a hátoldalán a BNC-t bemutató reklám hívja fel a figyelmet a felhasználói lehetőségekre.
A támogatás ösztönző hatásának bemutatása Az 5. munkaszakasz beszámolójáben bemutattuk, hogy a támogatás ösztönző hatása négy fő területen jelentkezik, ez továbbra is érvényes az alábbi aktualitásokkal: a) A tudományos-műszaki előrehaladás a projekt jelen periódusában látványosan megmutatkozik a kiváló publikációs mutatókban. A NAP projektben eddig elvégzett berendezés fejlesztések nagymértékben hozzájárultak nagyobb számú kísérlet elvégzéséhez, ill. jobb minőségű adatok gyűjtéséhez és végső soron több és jobb publikáció megszületéséhez. A projekt ugyancsak elősegítette a pénzügyi támogatás révén a korábbiakhoz képest lényegesen több nemzetközi rendezvényen való bemutatkozást, előadások tartását, a szakmai közeggel való közvetlen érintkezést, ami elengedhetetlen feltétele a kutatási tevékenység megtermékenyülésének. A NAP projekt kivételes lehetőséget biztosított az ILL, a világ legjobb neutronforrása kísérleti lehetőségeinek használatára, és így látványosan hozzájárult a nemzetközi kutatási infrastruktúra használat eredményességének demostrálásához. A jelen beszámoló bevezetéseben kifejtett helyzetelemzés is alátámasztja a támogatás ösztönző hatását – figyelembe véve a nemzetközi fejlesztési, beruházási trendeket. b) A projekt infrastruktúra fejlesztő és metodikai fejlesztési részfeladatai jelentős beruházási (eszközbeszerzési és egyedi saját fejlesztési) tevékenységet generált. 2012-ben teljeskörűen elvégeztük azt a statisztikai felmérést, amely bemutatja hogy a hazai műszergyártás éves exportja megközelíti az 1 milliárd forintot, ebben közvetlen szállítóként mintegy 8-10 vállalat érintett, a beszállító cégek száma 60-80 (zömmel kisvállalkozások). A következő 10-15 évben a neutronkutatási műszerberuházások értéke a világban kb. évi 50-80 millió euróra becsülhető. Célszerű elérni, hogy a hazai gyártásra alapozva az európai kutatási infrastuktúra programokban való magyar részvétel jelentős részét in-kind beszállítással teljesítsük. c) A NAP VENEUS tevékenység nagymértékben hozzájárult új hazai és nemzetközi projektekben való részvételhez (l. monitoring mutatók), ami nemcsak további pénzügyi támogatást, hanem új kutatási témákba való bekapcsolódást, az új feladatok révén frissülő kapcsolati hálózatok kialalkulását is jelenti. A jelen munkaszakasz során indult a NAP projektben számos fejlesztésben résztvevő MIRROTRON Kft koordinációjával egy nagy volumenű (500 MFt) KMR12 típusú projekt neutronkutatási eszközgyártási céllal. 34
d) A projekt ösztönző hatása pénzügyi vonatkozásban is számottevő, ez konkrét támogatás formájában jelent meg a munkaszakasz során pl. a rendkívül sikeres EU FP7-es CHARISMA projekt támogatási összegének mintegy 30%-kal történő megnövelésével.
A munkaszakaszban résztvevő személyek listája A kutatás-fejlesztésben részt vevő személyek megnevezése és a munkaszakasz teljesítésével eltöltött ténylegesen munkaideje (az alábbi tábla szerint) MTA Wigner SZFI Szakértő neve Szakértő azonosítója Almásy László Cser László Eszenyi Gergely
Közreműködő státusza* PhD fokozatú kutató MTA doktora PhD fokozatú nélüli kutató PhD fokozatú kutató technikus/asszisztens PhD fokozatú fiatal kutató technikus/asszisztens PhD fokozatú kutató PhD hallgató projekt menedzsment
Füzi János Füzesy István Len Adél
Konzorci umi tag sorszáma 1 1 1
Feladatok sorszáma
Munkaidő ráfordítás (FTE)
1 4 3
0,7 0,2 0,7
1 1 1
1,2,3 1,3 4
0,6 0,3 0,01
1 1 1 1
1,2,3,4 1,2,3,4 4 1,2,3,4
0,9 0,5 0,5 0,9
Monori Jenőné Rosta László Szakál Alex T.Pálffy Hajnalka Összesen (FTE) Teljes munkaidőre átszámított létszám (fő) MTA EK Szakértő neve
Szakértő azonosítója
Közreműködő státusza* PhD PhD
Konzorciumi tag sorszáma 2 2
Feladatok sorszáma 1,2,3,4 2,4
2 2
1,3,4 1,3,4
2
1,2,3,4
2 2
1,3 2,4
2
4
Közreműködő státusza* PhD
Konzorciumi tag sorszáma 3
Feladatok sorszáma 1,2,3,4
PhD
3
1,2,3,4
Belgya Tamás Kasztovszky Zsolt Kis Zoltán PhD Kovácsné Tóth Zita Szentmiklósi PhD László Takács Kálmán Szinger-Szilágyi MSC Veronika Weil Jesse Leó PhD Összesen (FTE) Teljes munkaidőre átszámított létszám (fő) MTA TTK Szakértő neve Dr. Bálint Szabolcs Dr. Baranyai Péter
Szakértő azonosítója
5,31 5,31 Munkaidő ráfordítás (FTE) 0.42 0.55 0.55 0.09 0.40 0.53 0.64 0.61 3.78 3,78 Munkaidő ráfordítás (FTE) 0,57 0,07
35
Dr. Grósz PhD Tamás Dr. Keszthelyi PhD Tamás Dr. Klencsár PhD Zoltán Dr. Kubinyi MTA Dr Miklós Varga Olívia PhD Összesen (FTE) Teljes munkaidőre átszámított létszám (fő) MTA Wigner RMI Szakértő neve Szakértő azonosítója Sajti Szilárd Jakab Levente
Közreműködő státusza* PhD Technikus/asszis ztens (mérnök) PhD PhD
3
1,2,3,4
3
1,2,3,4
3
1,2,3,4
3
1,2,3,4
3
1,2,3,4
Konzorciumi tag sorszáma 4 4
Feladatok sorszáma 3,4 1,3
Munkaidő ráfordítás (FTE) 1,0 0,6
4 4
2,4 1,2,3,4
0,4 0,6
4 4
1,3,4 1,3,4
0,8 0,4 3,8 3,8
0,63 0,53 0,08
Deák László Bottyán László Merkel Dániel PhD Nagy Béla Fiatal kutató Összesen (FTE) Teljes munkaidőre átszámított létszám (fő)
Mindösszesen a NAP VENEUS projektben (FTE) Mindösszesen a NAP VENEUS projektben (személyek száma) Teljes munkaidőre átszámított létszám (fő)
0,23 0,08 2,19 2,19
15,08 31 15,08
Az elért eredmények magyar és angol nyelvű bemutatása A 2005-ben indult NAP-VENEUS05 nagyprojektnek szerves folytatása a 2012. decemberében lezárult NAP-VENEUS08. A négy hazai MTA kutatóintézet konzorciuma nemzetközi együttműködéssel támogatva a Budapesti Kutatóreaktor Műszerközpont (BNC) berendezésállományának és a szolgáltatások színvonalának fejlesztését tűzte ki célul, valamint a regionális együttműködés elmélyítését a környező országok felhasználói közösségeivel. A neutronkutatások egyik legjelentősebb központjának számító Grenoble-i Laue-Langevin Intézet (ILL) a projekt fontos partnere volt kutatás és berendezés-fejlesztés területén. Az instrumentációs fejlesztések révén a konzorcium és a bevont hazai vállalatok fokozták jelenlétüket a neutronkutatási eszközök nemzetközi piacán. Nemzetközi szinten is kiemelkedő jelentőségű berendezésekkel gyarapodott a BNC parkja (GINA reflektométer, FSANS spektrométer, PGAA/NORMA analitikai/tomográf készülék) és bővült a felhasználói kísérleteket segítő infrastruktúra. Az ILL használat minden várakozást felülmúlt (a kvótákat többszörösen meghaladó megítélt nyalábidő) – ezt az NFÜ a NAP-ból fizetett tagdíj kiegészítésével támogatta. A közép-európai együttműködés elmélyítésének eredményeként a BNC meghívást kapott a HORIZON 2020 infrastruktúra programjaiban pályázó C-ERIC konzorciumba. Az igen eredményes berendezés fejlesztés kiválóan segítette az anyagkutatási tevékenységet a felfedező és főként az ipari vonalkozású kutatásokban; ez évi 100 közleményt eredményezett (összesen 398 cikk és előadás, túlnyomóan nemzetközi folyóiratokban és rendezvényeken). Az eredmények alapján egy MTA doktori és 10 PhD fokozat született. 36
The recently completed NAP-VENEUS08 project is an organic continuation of the NAPVENEUS05 project started in 2005. The consortium of 4 research institutes of the Hungarian Academy of Sciences supported by international collaboration targeted the development of the instrument suit and improvement of services offered by the Budapest Neutron Centre (BNC), as well as the intensification of cooperation with regional users in the domain of materials research. The world leading neutron research center, the Laue-Langevin Intstitute (ILL) Grenoble was an important partner in research and instrument development. The project activities increased the presence of the partner institutes and Hungarian companies in the international market of neutron research instrumentation. New instruments of international significance have been added to the BNC suit: the polarized reflectometer GINA, the focussed small angle scattering spectrometer FSANS and the PGAA/NORMA neutron tomograph. The user infrastructure has also been improved. The Hungarian beam usage at the ILL has surpassed the expectations. The National Development Agency supplemented the amount covered by the project as ILL membership fee. An important result of the Central European cooperation is that BNC has been invited to participate in the C-ERIC consortium, applicant to the HORIZON 2020 infrastructure initiative. The instrument development has contributed significantly to the increase in the experimental activity for condensed matter research in basic and mostly in applied sciences resulting in 398 publications and lectures mainly in international periodicals and conferences during this project period. One Academy Doctor and 10 PhD degrees emerged.
37
Általános megjegyzések a munkaszakasz teljesítéséről Projekt menedzsment A Projekttanács a 2012-es év során is rendszeresen ülésezett az elfogadott munkatev szerint. Az üléseinek állandó napirendi pontja volt minden félévben egyszer a következő félév munkatervének elfogadása, továbbá valamennyi ülésen áttekintés a projekt szakmai és pénzügyi helyzetéről, illetve a projekt aktuális feladatairól. Ugyancsak minden ülés napirendjén szerepelt – rotációs alapon – egy-egy tagintézet aktuális témabeszámolója és feladatterve. Esetenként a Projekttanács megvitatott és jóváhagyott aktuális szerződéseket és szerződésmódosításokat továbbá projektbeszámolókat Az üléseken a résztvevők a „különfélék” napirendi pontban megbeszéltek számos, a projektet közvetlenül vagy közvetve érintő aktuális információt és – tagjaikon keresztül –informális tanácsokat adtak a neutronszórási kutatásokkal, illetve kutatási infrastruktúrákkal kapcsolatos hazai és nemzetközi testületeknek. A Projekttanácsnak ez a szerepe az idő előrehaladtával oly mértékben fontossá vált, hogy annak tagjai elhatározták, hogy a Projekttanácsot informális konzultatív testületként a projekt lezárása után is tovább működtetik, többek között annak érdekében, hogy ez a sikeres és összecsiszolódott csapat újabb projektekre is közös pályázatokat készítsen el. Az A melléklet-ben egy PT jegyzőkönyvet a B mellékletben pedig egy intézeti beszámolót mutatunk be. A projekttanács ülései mellett heti/havi rendszerességgel operatív megbeszélést tartunk az aktuális műszaki-tudományos tennivalók egyeztetésére az érintett munkatársak és külső (pl. ipari) partnerek részvételével. A 6. munkaszakasz folyamán is rendeztünk hazai és nemzetközi szimpoziumokat, ezek rövid bemutatását a C melléklet tartalmazza. A záró munkaszakasz rövid összefoglaló értékelése A projektnek ebben a befejező fázisában arra törekedtünk, hogy a kitűzött célokat a megadott időn belül maradéktalanul teljesítsük, a támogatási és saját források optimális felhasználásával a fejlesztési és beruházási tevékenység komplett – mintegy kerek egészet képező – eredménykét legyen értékelhető. A tematikus kutatási feladatokban pedig kiváló publikációs eredmények szülessenek, a témák jól folytatódjanak, vagy új irányok kerüljenek megalapozásra. Továbbá, a metodikai fejlesztési eredmények, ipari vonatkozású kutatások pedig a technológia transzfer révén mielőbb ipari-kereskedelmi hasznosításba kerüljenek. Megállapíthatjuk, hogy ezt a célkitűzést szinte minden vonatkozásban maximálisan sikerült teljesítenünk. A kutatási infrastruktúra fejlesztésében nemzetközi szinten is kiemelkedő jelentőségű berendezésekkel gyarapodott a BNC kísérleti berendezés parkja (GINA reflektométer, FSANS spektrométer, PGAA/NORMA analitikai/tomográf készülék) és jelentős előrelépés történt a felhasználói kísérleteket segítő infrastruktúra (mintaelőkészítő labor, mintamágnes stb.). Az ILL tagság ügyében kiemelkedő sikernek tartjuk, hogy az ILL használat minden várakozást felülmúlóan felfejlődött (a kvótákat többszörösen meghaladó megítélt nyalábidő) – ezt az NFÜ a NAP-ból fizetett tagdíj kiegészítésével támogatta (115 MFt), ami lehetővé tette a tagdíj kérdésének (majdnem teljes) rendezését 2012-re. Ez reménytkeltő az ILL tagság hosszabb távú rendezése szempontjából is (előkészületben van a 2014-19-es megállapodás). A közép-európai együttműködés elmélyítésének fontos eredménye, hogy a BNC – köszönhetően többek között a NAP projektben elért színvonal emelkedésnek – meghívást kapott a C-ERIC konzorciumba, mely minden bizonnyal sikerrel pályázhat majd a HORIZON 2020 infrastruktúra programjaiban. A metodikai fejlesztési programunk kiváló eredményeit bizonyítják, hogy a fejlesztésben létrejött eszközök beépültek és rutin használatba kerültek a BNC berendezésekbe (TOF módszer – csopper rendszer fejlesztése, tomográfia-analitika kombinációja, off-spekulásis polarizásciós reflektometria stb.) 38
A fejlesztési eredmények a NAP partnereknél több tíz millió forintos ipari szerződéseket generáltak – ill. a hasznosító cégeknél jelentős exportbevételt eredményeztek. A 2005-ben indult NAP projekt-tevékenységnek is köszönhető, hogy az ilyen műszergyártás éves exportja mára megközelíti az 1 milliárd forintot, ebben közvetlen szállítóként mintegy 8-10 vállalat érintett, a beszállító cégek száma 60-80 (zömmel kisvállalkozások). A következő 10-15 évben a neutronkutatási műszerberuházások értéke a világban kb. évi 50-80 millió euróra becsülhető. Ezen belül csak az ILL, vagy az ESS a magyar tagdíj 40-80- szorosát költi műszerberuházásra. Célszerű tehát elérni, hogy a hazai gyártásra alapozva a tagdíj/hozzájárulás jelentős részét in-kind beszállítással teljesítsük. Az anyagkutatási tevékenység eredményességét kiválóan mutatja, hogy a projekt jelen periódusa (2009-12) alatt a NAP tevékenységhez kapcsolódóan a résztvevő intézetek csoportjai egyenletesen évi mintegy 100 közleményt jelentettek meg (összesen 398 cikk és előadás a négy év alatt, túlnyomóan nemzetközi folyóiratokban és rendezvényeken). Az eredmények alapján egy MTA doktori és 10 PhD fokozat született. A NAP VENEUS projekt lezárásával a BNC szempontjából egy jelentős fejlesztési szakaszt tudhatunk magunk mögött. A négy kutatóintézet együttműködése példásan fejlődött, a koherens cselekvés kiválóan segítette mind az egyedi, mind a közös kutató-fejlesztő munkákat. Ugyanakkor az eredmények, a projektnek is köszönhetően felhalmozott emberi-tudásbeli és műszaki potenciál nagymértékben feljogosít arra reményre, hogy a következő években ez a kollektíva, vagyis a NAP projektet végrehajtó kutatócsoportok együtt, vagy akár némileg más összetételben/szervezetben sikeresen szerepeljenek hazai és nemzetközi pályázatokon, ill. továbbvigyék az európai élvonalba tartozó hazai neutronkutatási terület eredményességét.
Budapest, 2013. január 15. Rosta László projektvezető
39
Mellékletek A melléklet Projekttanács jegyzőkönyv A mell_PT Jegyzknyv 2012jan.pdf
B melléklet Projekttanács intézeti beszámoló B mell SZFI PT beszamolo 2012apr.pdf
C melléklet Nemzetközi és hazai rendezvények a NAP projekt tevékenységi körében C mell rendezvenyek.pdf
1.1 melléklet Szélessávú polarizációs rendszer fejlesztése msz6rf1cs1.pdf
1.2 melléklet A GINA berendezés Be-szűrőjének lecserélése reflexiós szupertükör szűrőre msz6rf1cs2.pdf
2.1 melléklet MAG 115m ED_12-2-2012-0002 szerződés Záró szakmai beszámoló msz6rf2cs1.pdf
2.2/1 melléklet Budapest Neutron Centre Hosts the 6th Central-European Neutron Training School CETS12 to Neutron News-v2.pdf
2.2/2 melléklet Presentation of the C-ERIC Partner Facility: Budapest Neutron Centre msz6rf2cs2p2.pdf
2.2/3 melléklet Joint Declaration concerning the implementation of the Central European Research Infrastructure Consortium msz6rf2cs2p3.pdf
2.5 melléklet Előterjesztés Az ESS Európai Neutronkutató Központ létesítésében és hasznosításában való magyar részvételre msz6rf2cs5.pdf
3.1 melléklet Energy selective neutron beam focusing msz6rf3cs1.pdf
3.2.1 melléklet Hullámsáv kiválasztás az FSANS berendezés chopper-rendszerével msz6rf3cs2p2.pdf
3.2.2 melléklet 40
Neutron-elnyelő gáz nyomásának megállapítása detektorban transzmisszió-méréssel msz6rf3cs2p1.pdf
3.2.3 melléklet Detektor-hatékonyság mérése a BNC-FSANS berendezés chopper-rendszerével msz6rf3cs2p3.pdf
3.3 melléklet Az új PGAA állomás bemérése, védelmének kialakítása msz6rf3cs3.pdf
4.1/1 melléklet National Geographic Magyarország 2013. január: Fém implantátum helyett biokerámia msz6rf4cs1p1.pdf
4.1/2 melléklet Lamelláris önszervezıdı molekuláris komplexek szerkezete és dinamikája msz6rf4cs1p2.pdf
4.3 melléklet Ipari-mérnöki vonatkozású vizsgálatok msz6rf4cs3.pdf
41
