Предотвратить трагедии на АЭС

В Томском государственном университете и на Чепецком механическом заводе знают, как предотвратить повторение трагедий, произошедших в Чернобыле и на Фукусиме.

В России создан новый сплав для изготовления из него важнейших составляющих оборудования атомных электростанций. Новый материал и технология его производства разработаны учеными Томского государственного университета (ТГУ) совместно со специалистами Чепецкого механического завода (ЧМЗ), единственного в России производителя циркониевых труб для ядерных реакторов.

Внутри реакторов АЭС находятся тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы) — металлические трубы, куда помещаются так называемые «таблетки» двуокиси урана. Трубы для ТВЭЛов изготавливаются из циркония – это практически единственный материал, который можно использовать в этой рабочей зоне. Цирконий имеет очень малое сечение захвата тепловых нейтронов и высокую температуру плавления. Поэтому металлический цирконий, не содержащий гафния (химический аналог циркония, у которого сечение захвата тепловых нейтронов на два порядка больше) и его сплавы применяются в атомной энергетике для изготовления ТВЭЛов, тепловыделяющих сборок и других конструкций ядерных реакторов.

Цирконий достаточно пластичен, однако перед производителями стоит проблема получения тонкостенной трубы длиной 8 м из слитка весом 3-4 тонны. Очень часто на конечной стадии процесса деформирования изделие ломается. Ни восстановить, ни отремонтировать его не представляется возможным – требуется переплавка.

Томские ученые совместно с чепецкими специалистами разработали новый сплав более высокой прочности и передовую технологию производства труб для ТВЭЛов, включающую ряд новых технологических процессов. Сегодня эти трубы используются на четырех АЭС – двух российских и двух зарубежных. Прочность этих труб, находящихся под постоянным давлением и работающих на растяжение, на 25% выше, чем у труб, изготовленных из сплавов старого состава. Сопротивление ползучести (сопротивление самопроизвольному удлинению при высоких температурах) возросло примерно на 30%. Благодаря этому ТВЭЛы можно будет использовать не три года, как сейчас на большинстве действующих АЭС, а в течение 5-6 лет. При этом ядерное топливо расходуется более экономно.

Кроме того, трубы из нового сплава способствуют повышению надежности атомных электростанций и исключают повторение аварийных случаев, которые имели место на Чернобыльской АЭС и совсем недавно на Фукусиме. На обеих станциях использовались трубы из циркония.