Исследователи НИЦ "Курчатовский институт" – ЦНИИ КМ "Прометей", Физико-энергетического института им. А.И. Лейпунского и компании "Наука и инновации" создали инновационную методику, позволяющую многократно ускорить и сделать более безопасным прогнозирование поведения реакторных материалов при экстремальном облучении.
Сегодня для проверки корпуса реактора на радиационную стойкость требуется строительство миниреактора и проведение в нем длительных испытаний. Это занимает годы, а иногда и десятилетия. Ученые предложили заменить облучение нейтронами на воздействие ионными ускорителями, которые "бомбардируют" образцы тяжёлыми и лёгкими ионами. Новый метод существенно сокращает сроки испытаний: счет идет на дни и часы, ведь нужная "доза" облучения набирается на порядки (в 10 000-100 000 раз) быстрее. Еще одно преимущество – безопасность: материал после облучения ионами не становится радиоактивным, с ним можно работать в обычной лаборатории.
Комментирует Алексей Кудрявцев, заместитель генерального директора – начальник НПК-6 НИЦ "Курчатовский институт" – ЦНИИ КМ "Прометей".
– В ЦНИИ КМ "Прометей" разработана сама концепция определения радиационной стойкости материалов на базе их облучения в ионных ускорителях. Она определяет радиационную стойкость как набор физико-механических характеристик, отражающих специфические механизмы повреждения и разрушения материалов под воздействием радиации. Исследователи ввели и подробно описали так называемые "функции перехода": они позволяют для каждого конкретного физико-механического свойства материала подобрать режим ионного облучения, который будет моделировать условия нейтронного облучения в ядерном реакторе.
Также разработаны конкретные методы экспериментально-расчетного определения физико-механических свойств материалов - от выбора геометрии образцов до математической обработки данных. В частности, это методы определения влияния облучения на распухание материалов, оценки радиационной ползучести через измерение остаточных напряжений, а также методы для исследования характеристик сопротивления материалов разрушению при высоких и низких температурах. Кроме того, создан метод для оценки коррозионного растрескивания, базирующийся в том числе на оригинальных разработках.
Практическая проверка на трёх марках сталей подтвердила точность новой методики: результаты ионного облучения полностью совпали с данными многолетних испытаний в реальных реакторах.
Комплекс исследований, выполненных сотрудниками НИЦ "Курчатовский институт" – ЦНИИ КМ "Прометей" и Физико-энергетического института им. А.И. Лейпунского, стал основой проекта ГОСТа Росатома по оценке радиационной стойкости материалов путем их облучения в ионном ускорителе и последующего исследования.