Российские учёные сократили сроки испытаний материалов для ядерных реакторов в тысячи раз

В России разработан новый способ оценки радиационной стойкости материалов, предназначенных для использования в атомной энергетике. Технология позволяет многократно ускорить проведение испытаний и сделать их более безопасными. О результатах работы сообщили в пресс-службе НИЦ «Курчатовский институт».


Над проектом работали специалисты ЦНИИ КМ «Прометей», Физико-энергетического института имени А. И. Лейпунского, входящего в научный дивизион «Росатома», а также компании «Наука и инновации». Исследователи предложили альтернативный подход к проверке поведения реакторных материалов при экстремальном облучении.

Традиционно для оценки радиационной устойчивости корпуса реактора требуется создание исследовательского мини-реактора и проведение длительных испытаний с нейтронным облучением. Такой процесс может занимать годы и даже десятилетия. В новой методике нейтронное воздействие заменено облучением с использованием ионных ускорителей. В ходе эксперимента образцы подвергаются воздействию потоков тяжёлых и лёгких ионов, что позволяет в десятки тысяч раз быстрее набрать необходимую «дозу» излучения. Если ранее исследования занимали продолжительное время, то теперь их длительность сокращается до часов или нескольких дней.

Разработчики подчёркивают, что предложенный способ не только ускоряет процедуру, но и повышает уровень безопасности. В отличие от нейтронного воздействия, ионное облучение не делает материал радиоактивным, поэтому анализ образцов возможен в стандартных лабораторных условиях без специальных защитных реакторных установок. Кроме того, для каждого физико-механического параметра можно подобрать индивидуальный режим воздействия, максимально приближённый к условиям эксплуатации в реальном ядерном реакторе. Это делает метод более универсальным и перспективным для ускоренной разработки новых материалов для атомных станций.

Процедура испытаний предполагает использование небольших фрагментов стали или сплавов, применяемых при создании корпусов реакторов. Образцы помещают в ионный ускоритель, где атомы разгоняются до высоких скоростей и направляются на поверхность материала. После облучения специалисты оценивают изменения структуры и свойств: степень набухания, склонность к ползучести, образование трещин и другие показатели. На основании этих данных делается вывод о способности материала сохранять прочность и целостность в условиях радиационного воздействия.

Дополнительно учёные разработали комплекс экспериментально-расчётных методик, позволяющих точно определять физико-механические характеристики исследуемых образцов — от выбора их формы до математической обработки полученных результатов. Отдельное внимание уделено оценке коррозионного растрескивания, для чего создан специальный подход, основанный на оригинальных научных решениях.

Проверка новой технологии на трёх типах сталей показала её высокую достоверность: результаты ионных испытаний совпали с данными, полученными в ходе многолетней эксплуатации материалов в действующих реакторах. Итоги исследования опубликованы в профильном издании «Вопросы атомной науки и техники. Серия: ядерно-реакторные константы».

Читайте также: