Ученые доказали, что хром делает ядерное топливо безопаснее
04.04.2025 08:01
Ученые из Томского политехнического университета вместе с научной группой разработали хромовое покрытие для оболочек специального "толерантного" ядерного топлива. Это покрытие призвано сделать оболочки более устойчивыми к повреждениям и уменьшить радиационные повреждения на 20 процентов, а также снизить накопление взрывоопасного водорода в 1,8 раза. Информацию об этом сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ.
Мировая атомная индустрия активно развивает направление, связанное с "толерантным топливом". Это направление предполагает создание более безопасных и эффективных материалов для использования в ядерной энергетике. Разработка хромового покрытия для оболочек специального топлива является одним из примеров инноваций в этой области.
Такие научные открытия открывают новые перспективы для развития ядерной энергетики и повышения безопасности ядерных установок. Работа ученых из Томского политеха важна не только для России, но и для всего мирового сообщества, стремящегося к улучшению технологий в области ядерной энергетики.
Исследователи из Томского политехнического университета, а также ученые из Белоруссии и Казахстана, провели эксперименты, которые показали, что хромовые покрытия на циркониевом сплаве могут эффективно сохранять структурную целостность при критических сбоях в ядерных реакторах. Это позволяет предотвращать возникновение пароциркониевой реакции даже в самых экстремальных условиях, где образование взрывоопасной смеси может быть предотвращено.
Его уникальная способность сохранять целостность структуры при нарушениях в работе реактора делает хромовые покрытия на циркониевом сплаве важным элементом в создании безопасных оболочек для толерантного ядерного топлива. Эти открытия открывают новые перспективы для развития ядерной энергетики и повышения безопасности ядерных установок.
Таким образом, сотрудничество между учеными из разных стран позволяет создавать инновационные технологии, способные обеспечить стабильную и безопасную работу ядерных реакторов даже в условиях экстремальных нагрузок.
Исследование, проведенное на образцах циркониевого сплава Э110, показало, что метод магнетронного напыления слоем хрома толщиной 0,006-0,01 мм привел к уменьшению зоны радиационного повреждения на 20 процентов. Этот сплав является самым распространенным среди твэлов, используемых в реакторах для производства тепловой энергии.
После нанесения слоя хрома образцы были подвергнуты условиям, приближенным к условиям работы реакторов на атомных электростанциях. Результаты исследования также показали, что скорость накопления водорода в модифицированном сплаве снизилась в 1,8 раза. Это важное открытие может иметь значительное значение для безопасности ядерных реакторов и повышения их эффективности.
Таким образом, использование метода магнетронного напыления для модификации циркониевого сплава Э110 открывает новые перспективы в области ядерной энергетики. Уменьшение зоны радиационного повреждения и снижение скорости накопления водорода делают этот метод потенциально важным для повышения надежности и долговечности ядерных реакторов.
Исследования ученых ТПУ показали, что материал, используемый для производства тепловыделяющих элементов следующего поколения, обладает большим потенциалом, открывая новые перспективы для развития ядерной энергетики. Кроме того, в ходе исследования были изучены изменения микроструктуры сплава циркония с хромовым покрытием при высокотемпературном наводороживании и облучении ионами криптона, которые являются продуктом распада урана. Ученые отметили, что присутствие хромового покрытия способствует снижению толщины зоны радиационного повреждения на 15–20 процентов при облучении ионами криптона высокой энергии, что свидетельствует о повышении радиационной стойкости оболочки твэла.
Важным этапом развития стандартов безопасности в атомной энергетике станет внедрение твэлов, что, по мнению Виктора Кудиярова, откроет новые перспективы для отрасли. В настоящий момент специалисты Томского политехнического университета активно изучают способность хромового покрытия на циркониевых оболочках твэлов противостоять окислительным процессам и обеспечивать дополнительную защиту элементам ядерного топлива. Участие в исследованиях приняли сотрудники Инженерной школы ядерных технологий ТПУ, Белорусского государственного университета и Института ядерной физики Республики Казахстан. Внедрение инновационных технологий в области ядерной энергетики является важным шагом к обеспечению безопасности и эффективности работы атомных станций.
Исследование, выполненное с использованием финансовой поддержки Министерства образования и науки России в рамках государственного задания "Наука" (грант № FSWW-2023-0005), представляет собой значимый вклад в развитие научных знаний. Результаты научной деятельности ученых были опубликованы в престижных научных журналах Materials Chemistry and Physics и Coatings. Это исследование является частью более обширной программы, направленной на изучение новых материалов и технологий, которая имеет важное значение для прогресса в различных отраслях науки и промышленности. Кроме того, результаты и выводы данного исследования могут послужить основой для дальнейших научных исследований и практического применения в различных областях.
Источник и фото - ria.ru
