Ученые Томского политехнического университета нашли решение одной из острых проблем самого распространенного в мире типа ядерных реакторов. Разработанное ими покрытие для ядерных топливных элементов существенно повысит их коррозионную стойкость и почти исключит риск утечек. Результаты исследования опубликованы в журнале Materials Letters (IF: 3,423, Q1).
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 может быть чревато утечкой топлива.
Как рассказали РИА Новости ученые ТПУ, в результате 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.
Специалисты Томского политеха разработали новое покрытие, которое отличается высокой надежностью, экологичностью и экономичностью, а также простой технологией нанесения.
«Мы исследовали разнообразные способы модификации структуры поверхности 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»,
— процитировали РИА Новости профессора отделения экспериментальной физики ТПУ Андрея Лидера.
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.
В ходе исследования ученые ТПУ впервые применили ультразвуковую томографию для контроля целостности защитных покрытий на циркониевых материалах.
В дальнейшем научный коллектив намерен продолжить совершенствование нового покрытия, коррозионные и механические испытания, а также разработать методы его нанесения на изделия сложной формы.