Ученые испытали экспериментальные образцы сплава для новых реакторов
28 Декабря 2017

Ученые лаборатории химических технологий ТГУ разрабатывают новый композиционный материал для изготовления тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) ядерных реакторов на быстрых нейтронах. Исследователи уже получили экспериментальные образцы ванадиевого сплава и провели первые испытания с использованием ускорителей тяжелых частиц.

Новый композит будет состоять из модифицированного сплава V-Ti-Cr, закрытого с обеих сторон хромсодержащей сталью. Такое сочетание обеспечит улучшенные физико-химические свойства, необходимые для использования при сверхвысоких параметрах эксплуатации в активной зоне ядерного реактора.

– На сегодняшний день мы завершили первый этап проекта, в ходе которого был проделан большой объем работы, – говорит директор Института «Умные материалы и технологии» Ирина Курзина. – Проработана российская и зарубежная литература. На основе этого материала подготовлен аналитический обзор, включающий в себя описание проблемы разработки и создания материалов для изготовления тепловыделяющих элементов, описаны основные способы получения таких материалов. Проведены патентные исследования.

dsc_6850.jpg

Используя полученные данные, ученые разработали сплав, который станет «сердцем» нового композита. Его основой является ванадий, в который введены добавки титана и хрома. Для исследования полученного материала разработана методика ускоренного исследования поведения образцов ванадиевого сплава и трехслойного материала «хромсодержащая сталь – ванадиевый сплав – хромсодержащая сталь» под воздействием облучения с использованием ускорителей тяжелых частиц и моделирования нейтронного облучения высокой интенсивности.

Испытания радиационной устойчивости ванадиевого сплава проходили на базе партнера ТГУ – Института сильноточной электроники СО РАН. Результаты облучения образца подтвердили, что новый материал имеет необходимые функциональные характеристики.

– Это очень важно, поскольку радиационные нагрузки на конструкции в реакторах на быстрых нейтронах значительно выше, чем в реакторах второго и третьего поколения, – отмечает Ирина Курзина. – ТВЭЛы являются главными конструктивными элементами ядерного реактора, они устанавливаются в активной зоне, поэтому для их изготовления требуются материалы с особенными характеристиками.

В ходе первого этапа проекта был разработан технологический лабораторный регламент на процесс получения экспериментальных образцов ванадиевого сплава. Окончательный результат – композиционный материал, который помимо реакторов можно будет использовать в турбинах самолетов и ракет, – ученые ТГУ представят в конце 2018 года.

Разработка композиционного материала для реакторов нового поколения осуществляется при поддержке Минобрнауки РФ в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы» (уникальный идентификатор проекта RFMEFI57517X0123). В реализации проекта участвуют около 20 ученых – специалистов в области химии, физики, наноматериалов и нанотехнологий.