Системы управления стандартами в промышленности
Системы управления стандартами в промышленности
Системы управления стандартами в промышленности
Системы управления стандартами в промышленности
Системы управления стандартами в промышленности
Системы управления стандартами в промышленности

Решена задача выбора покрытия оболочек твэлов толерантного ядерного топлива

7 Февраля 2019

     Ученые НИЯУ МИФИ решили задачу выбора состава покрытия на поверхности оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов) на пути создания толерантного ядерного топлива, изготовив оболочки с защитным хромосодержащим покрытием для постановки на облучение в реактор МИР.
     
     Основной конструкционный материал твэлов ВВЭР - циркониевые сплавы, которые успешно эксплуатируются при температурах до 350°С. При превышении температуры оболочки выше 800-900°С - например, в случае аварийного прекращения теплоотвода из реактора - цирконий с водяным паром вступают в реакцию, образующую взрывоопасный водород.
     
     "Во избежание реакции взаимодействия циркония с паром ученые предлагают покрывать поверхность твэлов теми материалами, которые удачно защищают цирконий от контакта с паром. Это, в частности, хром. Поэтому нами решена научно-техническая задача по выбору состава и нанесению защитного хромосодержащего покрытия на фрагментах твэльных труб длиной до 500 мм. Результат - существенное замедление реакции окисления циркония в паре при температуре 1200°С", - сообщил заведующий кафедрой физических проблем материаловедения ИЯФиТ НИЯУ МИФИ, профессор Борис Калин.
     
     По его словам, метод ионно-пучковой обработки твэльных труб предполагает полировку - или травление - ионами аргона поверхности трубки, чтобы очистить ее от неровностей. Далее, без нарушения вакуума в камерах установки, на поверхность трубок в виде покрытия (толщиной до 10 мкм) послойно распыляются сплавы, установленные в качестве электродов на магнетронах (устройствах, создающих специальный плазменный разряд на поверхности электрода для распыления ионами плазмы этого электрода).
     
     После завершения цикла обработки в НИЯУ МИФИ провели электронно-микроскопическое и ионно-микроскопическое исследования состава, структуры и толщины покрытий. Также ученые испытали покрытия на износостойкость (при трении о циркониевые детали), окисление в воде (при температуре 350°С, давлении воды 160 атм, в течение 72 часов) и в паре (при температуре 1200°С).
     
     "Периодически повторяя эксперимент, изменяя состав электродов на магнетронах и режимы обработки, анализируя результаты экспериментов, мы выбрали оптимальный состав покрытий и добились предотвращения окисления внешней поверхности циркониевых трубок при 1200°С в течение 400 сек", - заявил Борис Калин.
     
     Результаты этого исследования представлены на 16-й Международной школе-конференции "Новые материалы: Толерантное ядерное топливо", прошедшей в НИЯУ МИФИ по инициативе научной школы и лаборатории ионно-пучковой обработки материалов кафедры физических проблем материаловедения ИЯФиТ НИЯУ МИФИ.
     

     
     Источник:
     mephi.ru