31 июля 2013

Разработана безопасная оболочка для ядерных топливных элементов

Изделия из карбида кремния

Сотрудники Massachusetts Institute of Technology (Массачусетский технологический институт, Бостон, штат Массачусетс, США) разработали инновационное покрытие для топливных стержней, используемых в ядерных реакторах.

По заявлению ученых, покрытие позволит избежать радиационных аварий, подобных тем, что произошли на Чернобыльской АЭС и станции «Фукусима-1». Специалисты считают, что причиной данных аварий явилась выработка водорода оболочками топливных стержней, состоящими из олова и циркония (циркалоя).

Образующийся в результате нештатного перегревания стержней водород является взрывоопасной смесью, которая может разрушить корпус реактора и стать причиной выброса радиоактивных веществ в окружающую среду. В ходе экспериментов с карбидом кремния ученым удалось найти замену материалу оболочек стержней.

Новый материал не только является надежной защитой от тепла, нейтронов и пара, но и слабо реагирует с водой, что позволит продлить срок службы топливных элементов и обезопасить станцию от образования водорода в полости реактора.

В результате испытаний оболочек из карбида кремния выяснилось, что скорость коррозии этого материала ниже, чем у циркалоя, в сотни раз. Циркалой теряет в прочности 2% при повышении температуры на 10 °С и разрушается при 1,3 тыс. °С, в то время как карбид кремния спокойно выдерживает 1,5 тыс. °С.

Специалисты пока не разработали технологию крепления материала, поскольку циркалой приваривался к металлической основе, что с карбидом кремния сделать невозможно.