Толерантное топливо: ученые нашли способ повысить безопасность реакторов

МОСКВА, 28 ноября — РИА Новости. Ученые Национального исследовательского ядерного университета "МИФИ" решена проблема выбора покрытия на поверхности оболочек тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов), направленные на создание толерантного ядерного топлива, производство скорлупы с защитным хромированным покрытием для производства облучения в реакторе мир.

По данным МАГАТЭ, в начале 2018 года, там были ядерные реакторы 448, и был построен более 50. Основные ядерные реакторы являются реакторами с водой под давлением (ВВЭР).

Основной конструкционный материал ТВЭЛов ВВЭР – циркониевые сплавы, которые успешно эксплуатируются при температурах до 350 °С. При повышении температуры корпуса выше 800-900 °С, например, в случае аварийного прекращения отвода тепла от реактора, циркония с водяным паром реагирует, образуя взрывоопасный водород.

"Для того, чтобы избежать реакции циркония с паром, ученые предлагают покрывать поверхности ТВЭЛов к тем материалам, которые успешно защищает циркония от контакта с паром. Это, в частности, хром. Поэтому мы решили технологическую задачу по выбору состава и нанесением защитных покрытий хрома на фрагменты тэльных труб длиной до 500 мм. в результате происходит значительное замедление окисления циркония в паре при температуре 1200 °С," — заявил глава отдела физических проблем материаловедения НИЯУ МИФИ, профессор Борис Калин. Ионно-лучевой установки для ионной полировки

По его словам, метод ионно-лучевого тэльных обработки труб включает полировки или травления ионами аргона поверхности трубы, чтобы понять, что от дороги. Далее, не нарушая вакуума в камерах установки на поверхность труб покрытие (толщина 10 мкм) слои напыляют сплавов, которые установлены в качестве электродов магнетрона (прибора, что создает особую плазменного разряда на поверхности электрода распыление с помощью плазмы ионов на электроде).

После завершения цикла обработки в НИЯУ МИФИ прошла электронной микроскопии и ионно-микроскопическое изучение состава, структуры и толщины покрытия. Ученые также протестировали нанесение покрытий на износостойкость (трение циркониевой части), окисление в воде (при температуре 350 °С, давление воды 160 АТМ, в течение 72 часов) и в паре (при температуре около 1200 °С).

"Периодически повторяя эксперимент, изменения состава электродов в магнетронов и режимов обработки, анализируя результаты экспериментов, мы выбрали оптимальное покрытие составу и достигаемому предотвращения окисления внешней поверхности циркониевых труб при температуре 1200 °C в течение 400 секунд", - сказал Борис Калин.

Результаты этого исследования представлены в 16-й Международной школы-конференции "Новые материалы: толерантное ядерное топливо" провели в НИЯУ МИФИ по инициативе научной школы и лаборатории ионно-лучевой обработки материалов, кафедра физических проблем материаловедения.

Категория: Техника