Письмо ректору


Новости университета



07.12.2016

Ученые из МИФИ изучили материалы для термоядерных реакторов будущего

Ученые из Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» выяснили, как изменение наноструктуры материалов для энергетических реакторов будущего влияет на их пластичность, жаропрочность и другие важные свойства.

Сегодня одними из самых перспективных направлений в ядерной энергетике являются разработка новых реакторов на быстрых нейтронах и создание работоспособного термоядерного реактора. Первое позволит замкнуть ядерный топливный цикл и сделать ядерную энергетику более экологичной. Если удастся второе, то в будущем станет возможным вырабатывать энергию принципиально новым способом. Самый известный проект, призванный приблизить появление энергетических термоядерных реакторов, – ИТЭР (International Thermonuclear Experimental Reactor).

Одна из сложностей при создании новых энергетических устройств состоит в том, что все они предполагают наличие экстремальных условий в зоне наработки энергии. Поэтому к материалам, которые будут использоваться в активных зонах новых реакторов, предъявляются невероятно высокие требования. Подвергаясь воздействию высоких температур и потоков высокоэнергетичного облучения, современные материалы быстро деградируют. Самые прочные из них выдерживают дозы облучения, при которых каждый атом в веществе смещается 80-90 раз. Для энергетических термоядерных установок этот параметр должен быть вдвое больше. Именно стойкость материалов в зоне наработки энергии определяет эффективность и безопасность ядерного реактора.

Ученые из Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» считают возможным решить эту проблему при помощи нанотехнологий. Перспективными для будущих энергетических установок считаются ферритно-мартенситные стали на основе сплавов Fe-Cr и дисперсно-упрочненные оксидами стали. В своих работах ученым удалось экспериментально продемонстрировать механизмы атомно-масштабной перестройки этих материалов, а также показать, как происходит перераспределение атомов, приводящее к существенному повышению их хрупкости и потере пластичности. Результаты этих исследований опубликованы в журналах Journal of Nuclear Materials и Journal of Nuclear Materials and Energy.

Известно, что изменение наноструктуры может качественно менять свойства конструкционного материала. И, как следствие, существенно сокращать сроки эксплуатации изготовленных из него активных зон установок. В ряде случаев ученым, наоборот, удается подобрать такие наноструктурные изменения, которые существенно расширяют возможности применения материалов и обеспечивают им уникальные свойства, например, значительную жаропрочность.

В своих экспериментах специалисты оказывали различные воздействия на модельные сплавы Fe-Cr и дисперсно упрочненные оксидами стали, а затем при помощи атомно-зондовой томографии фиксировали возникшие изменения свойств материалов на наномасштабах.

«В наших работах мы проводили анализ наномасштабного состояния материалов и его перестройки при различных воздействиях. Мы осуществляли термическое старение, а затем, используя пучки ионов металлов, обнаруживали, что их воздействие может приводить к измельчению наноструктуры», – рассказал заместитель заведующего кафедрой физики экстремальных состояний вещества Института ядерной физики и технологий НИЯУ МИФИ Сергей Рогожкин.

По словам ученого, результаты исследований могут быть использованы как при создании материалов для ИТЭР, так и для энергетических установок будущего. «Задача ИТЭР – продемонстрировать работоспособность концепции термоядерного реактора. Требования к материалам на этом этапе серьезны, но термоядерная установка следующего поколения будет создавать ещё более экстремальные условия, для работы в которых, собственно, и разрабатываются принципиально новые материалы, в том числе те, которые мы сейчас исследуем», – пояснил эксперт.

РИА Новости

Фото: управление информации и общественных связей РостАЭС


Количество показов: 608

Возврат к списку


Добавить комментарий