Ученые доказали, что хром делает ядерное топливо безопаснее

Дзен Хромовое покрытие для оболочек специального «толерантного» ядерного топлива, которое делает их более устойчивыми к повреждениям, разработали ученые Томского политеха в составе научной группы. Испытания показали, что покрытие снижает радиационные повреждения на 20 процентов, а накопление взрывоопасного водорода — в 1,8 раз, сообщили РИА Новости в пресс-службе Минобрнауки РФ.Мировая атомная индустрия активно развивает направление, связанное с «толерантным топливом». Его особенность заключается в способности сохранять структурную целостность при критических сбоях, например, при утрате теплоносителя или нарушении системы охлаждения активной зоны реактора. Даже в экстремальных условиях оно может препятствовать возникновению пароциркониевой реакции, которая приводит к формированию взрывоопасной смеси.В России создали вещество для эффективной переработки ядерного топливаФизики Томского политехнического университета совместно с коллегами из Белоруссии и Казахстана доказали эффективность применения хромовых покрытий на циркониевом сплаве для создания оболочек толерантного ядерного топлива.Методом магнетронного напыления на образцы циркониевого сплава Э110 — самого распространенного сплава твэлов (тепловыделяющих элементов — стержней, содержащих ядерное топливо и используемых в реакторах для получения тепловой энергии) в действующих отечественных реакторах — был нанесен слой хрома толщиной 0,006-0,01 мм. Затем образцы материала поместили в условия, приближенные к условиям работы реакторов на АЭС.Результаты исследования показали, что зона радиационного повреждения модифицированного сплава уменьшилась на 20 процентов, а скорость накопления водорода снизилась в 1,8 раза. По словам ученых ТПУ, полученные данные говорят о перспективности материала для производства тепловыделяющих элементов следующего поколения, что откроет новые возможности в развитии ядерной энергетики.»Это все изменит». Что последует за прорывом в ядерном синтезе«»По сути, мы смогли увидеть, что происходит с материалом внутри действующего водо-водяного энергетического ядерного реактора. Исследования показали, при нанесении защитного слоя хрома толщинами 6-10 микрометров водород накапливается в пределах границы раздела хрома и циркония, снижая риск возникновения парациркониевой реакции», — рассказал соавтор исследования, доцент отделения экспериментальной физики ТПУ Виктор Кудияров, слова которого приводятся в сообщении.

Образцы стержней твэлов без хромового покрытия и с хромовым покрытиемКроме того, ученые исследовали особенности изменения микроструктуры в сплаве циркония с хромовым покрытием при высокотемпературном наводороживании и облучении ионами криптона, являющимися продуктом распада урана.»Наличие хромового покрытия уменьшает толщину зоны радиационного повреждения на 15–20 процентов при облучении ионами криптона высокой энергии, что свидетельствует о повышении радиационной стойкости оболочки твэла. Внедрение таких твэлов в атомную энергетику станет важным этапом развития стандартов безопасности отрасли и откроет новые перспективы для ее развития», — приводятся в сообщении слова Виктора Кудиярова.В настоящий момент специалисты Томского политехнического университета изучают способность хромового покрытия на циркониевых оболочках твэлов противостоять окислительным процессам и обеспечивать дополнительную защиту элементам ядерного топлива.Вечная энергия. Российские ядерщики запустили замкнутую реакциюВ исследованиях приняли участие сотрудники Инженерной школы ядерных технологий ТПУ, Белорусского государственного университета, Института ядерной физики Республики Казахстан.Исследование проведено при поддержке Минобрнауки России в рамках госзадания «Наука» (грант № FSWW-2023-0005). Результаты работы ученых опубликованы в журналах Materials Chemistry and Physics и Coatings.