МОСКВА, 17 дек – РИА Новости. Решение одной из острых проблем самого распространенного в мире типа ядерных реакторов нашли ученые Томского политехнического университета (ТПУ). По словам авторов, разработанное ими покрытие для ядерных топливных элементов существенно повысит их коррозионную стойкость и почти исключит риск утечек. Результаты опубликованы в журнале Materials Letters.
Тепловыделяющий элемент, или ТВЭЛ, – главный элемент активной зоны атомного реактора, внутри которого происходит деление радиоактивных ядер топлива. При аварийном перегреве в самых распространенных в мире водо-водяных реакторах происходит реакция между водяным паром и циркониевыми оболочками ТВЭЛов, что, по словам ученых ТПУ, может быть чревато утечкой топлива.
© Фото : пресс-служба ТПУ
Молодые ученые ТПУ исследуют структуру новых материалов
Дело в том, что в результате такой пароциркониевой реакции выделяется взрывоопасный водород, а сами оболочки довольно быстро теряют свои свойства и могут утратить герметичность. Защитить оболочки от разрушения можно за счет создания особых покрытий на их поверхности, объяснили ученые.
Специалисты ТПУ разработали новое покрытие такого типа, которое, по их словам, отличается высокой надежностью, экологичностью и экономичностью, а также простой технологией нанесения.
«
“Мы исследовали разнообразные способы модификации структуры поверхности различных циркониевых материалов, применяемых в ТВЭЛах. Оптимальный эффект дает покрытие из карбида кремния, нанесенное методом селективного лазерного спекания. Испытания показали, что наше покрытие увеличивает стойкость к механическим повреждениям, возможным при эксплуатации”, – рассказал профессор Отделения экспериментальной физики ТПУ Андрей Лидер.
Преимущества карбида кремния, как объяснили ученые, это отличная устойчивость к высоким температурам и коррозии. Специалисты университета определили оптимальные режимы нанесения этого материала, позволяющие добиться низкой пористости покрытия и его качественного сцепления с поверхностью циркониевых сплавов.
Кроме того, в ходе исследования ученые ТПУ впервые применили ультразвуковую томографию для контроля целостности защитных покрытий на циркониевых материалах. Этот метод, по словам авторов работы, также может стать важным элементом системы безопасности АЭС.
В дальнейшем научный коллектив намерен продолжить совершенствование нового покрытия, коррозионные и механические испытания, а также разработать методы его нанесения на изделия сложной формы. В 2021 году ТПУ вошел в программу "Приоритет-2030", одна из исследовательских инициатив вуза посвящена развитию технологий энергетики будущего.