Специалисты ВНИИНМ им. А.А. Бочвара (АО «ВНИИНМ», входит в Топливную компанию Росатома «ТВЭЛ») впервые в России получили образцы экспериментальных оболочек тепловыделяющих элементов из композитного материала на основе карбида кремния (соединение кремния с углеродом). Разработка ведется в рамках программы по созданию ядерного топлива нового поколения безопасности (так называемого «толерантного» топлива), которое позволит существенно повысить безопасность эксплуатации атомных станций.
Специфика материалов на основе карбида кремния в том, что они обладают высокой механической прочностью, износостойкостью, теплопроводностью, а также коррозионной и радиационной стойкостью, но при этом хрупкие и малопластичные. В то же время композиционные оболочки, созданные учеными ВНИИНМ, получили уникальные пластические свойства. Карбидокремниевое волокно, разработанное в институте, равномерно перераспределяет получаемую нагрузку на армирующий высокопрочный плетенный волокнистый каркас, тем самым делая оболочку в целом в три раза более прочной.
Ранее в рамках данного проекта специалисты института впервые в России изготовили композиционные оболочки из карбида кремния с непрерывным волокном и нитевидными кристаллами. Выполнен ряд исследований, и получены первые комплексные характеристики, включающие механические и ударные свойства. Также были получены требуемые теплофизические свойства, теплоемкость, теплопроводность, линейное термическое расширение. Проведены коррозионные испытания в различных условиях, имитирующие рабочие режимы работы реактора под давлением в водяном паре. Образцы выдержали все эксперименты.
«Полученные нами свойства доказывают практическую возможность производства оболочек твэлов из карбида кремния и ускоряют процесс достижения технологической готовности», – отметил главный эксперт материаловедческо-технологического отдела композиционных, магнитных и специальных материалов АО «ВНИИНМ» Федор Макаров.