Для изготовления устройства, локализующего расплав в атомных реакторах в случае ЧС, новым перспективным материалом может стать низкоуглеродистая низколегированная сталь типа 15ХМ. К такому выводу пришли ученые Университета МИСИС в результате обширного исследования.
«Ловушка расплава» в случае тяжелой запроектной аварии способна удерживать раскалённые и опасные материалы реактора неопределенно долгое время, сохраняя окружающую среду. Это крупногабаритная ёмкость диаметром до 6 м и глубиной до 12 м, толщина корпуса достигает 6 см. Корпус устройства должен выдерживать экстремальное термическое воздействие, высокие статические и ударные нагрузки. Температура кориума, то есть раскалённого лавоподобного материала, превышает несколько тысяч градусов. Согласно расчетам, корпус устройства в процессе локализации и охлаждения расплава разогревается до 1200°С, а процесс охлаждения кориума занимает 10-12 месяцев.
«Вопрос выбора наиболее оптимального материала для изготовления конструктивных элементов «ловушки расплава», способного обеспечить необходимый уровень прочности, до конца не решен. Отчасти это связано с недостатком или отсутствием данных о механических свойствах низкоуглеродистых сталей в экстремальных температурно-силовых условиях. В данный момент для изготовления конструктивных элементов используются наиболее прочные низкоуглеродистые нелегированные и низколегированные стали: корпус из стали марки 22К, а направляющая плита из стали марки 09Г2С», - отметил Александр Комиссаров, к.т.н., заведующий лабораторией «Гибридные наноструктурные материалы» Университета МИСИС.
Для устранения существующих неопределенностей при подборе стали для «ловушки расплава» и повышения конкурентоспособности отечественных АЭС на мировом рынке учёные НИТУ МИСИС выполнили широкомасштабную серию испытаний, сравнивая структуру и механические свойства различных материалов. Беспрецедентным для университета стало проведение уникального эксперимента по моделированию аварийного режима работы ядерного реактора в условиях лаборатории.
«Для АЭС, особенно в зонах с повышенной сейсмической опасностью, важно сохранение таких свойств материала “ловушки” как высокая ударная вязкость и сопротивление малоцикловой усталости после остывания кориума. По сравнению со сталями 22К и 09Г2С, у стали 15ХМ более мелкозернистая структура, она менее склонна к охрупчиванию при длительном высокотемпературном воздействии, обладает относительно высокой температуропроводностью и хорошей свариваемостью», - сказал научный руководитель исследования Сергей Никулин, д.т.н., заведующий кафедрой металловедения и физики прочности Университета МИСИС.
В настоящий момент только на российских АЭС во всех атомных энергоблоках с реакторами ВВЭР-1200 поколения 3+ есть устройство локализации расплава, чтобы минимизировать последствия в случае тяжелой аварии.
