ساخت ابزار ایمنی جدیدی برای نیروگاه های اتمی در روسیه

دانشمندان دانشگاه پلی تکنیک شهر تومسک روسیه راه حلی برای یکی از مشکلات حاد در رایج ترین نوع راکتورهای هسته ای در جهان یافته اند.

به گزارش اسپوتنیک، دانشمندان روس می گویند پوششی که آنها برای عناصر سوخت هسته ای ایجاد کرده اند، مقاومت آنها در برابر خوردگی و زنگ زدگی را به میزان قابل توجهی افزایش داده و تقریباً خطر نشت را از بین می برد. نتایج تحقیقات آنها در مجله Materials Letters منتشر شده است.

عنصر سوخت یا TVEL عنصر اصلی هسته ی راکتور هسته ای است که در داخل آن شکافت هسته های رادیواکتیوی سوخت انجام می شود. در صورت گرمای بیش از حد و اضطراری در رایج ترین راکتورهای آب تحت فشار جهان، واکنشی بین بخار آب و روکش زیرکونیوم میله های سوخت رخ می دهد که به گفته دانشمندا دانشگاه پلی تکنیک شهر تومسک ممکن است با نشت سوخت همراه باشد.

واقعیت این است که در نتیجه چنین واکنش بخار-زیرکونیوم، هیدروژن انفجاری آزاد می شود و خود پوسته ها به سرعت خواص خود را از دست می دهند و ممکن است سفتی خود را از دست بدهند. دانشمندان توضیح دادند که محافظت از پوسته ها در برابر تخریب با ایجاد پوشش های ویژه بر روی سطوح آنها امکان پذیر است.

متخصصان دانشگاه پلی تکنیک شهر تومسک پوشش جدیدی از این نوع ایجاد کرده اند که به گفته آنها با قابلیت اطمینان بالا، سازگاری با محیط زیست و اقتصاد و همچنین فناوری کاربردی ساده متمایز می شود.

پروفسور آندری لیدر، استاد کرسی فیزیک تجربی دانشگاه پلی تکنیک شهر تومسک گفت: ما روش‌های مختلفی را برای اصلاح ساختار سطحی مواد زیرکونیوم مختلف مورد استفاده در میله‌های سوخت بررسی کردیم. اثر بهینه توسط یک پوشش کاربید سیلیکون اعمال شده با روش تف جوشی لیزری انتخابی به دست می آید. آزمایش‌ها نشان داده است که پوشش ما مقاومت در برابر آسیب‌های مکانیکی ممکن در حین کار را افزایش می‌دهد.

دانشمندان توضیح دادند که مزایای کاربید سیلیکون مقاومت عالی در برابر دماهای بالا و خوردگی است. متخصصان دانشگاه حالت های بهینه استفاده از این ماده را تعیین کرده اند که امکان دستیابی به تخلخل کم پوشش و چسبندگی باکیفیت آن به سطح آلیاژهای زیرکونیوم را فراهم می کند.

علاوه بر این، در طول این مطالعه، دانشمندان دانشگاه پلی تکنیک شهر تومسک برای اولین بار از توموگرافی اولتراسوند برای کنترل یکپارچگی پوشش های محافظ روی مواد زیرکونیوم استفاده کردند. این روش، به گفته کارشناسان می تواند به عنصر مهمی از سیستم ایمنی نیروگاه های اتمی شود.

تیم تحقیقاتی قصد دارد در آینده به بهبود پوشش جدید، تست های خوردگی و مکانیکی و همچنین توسعه روش‌هایی برای کاربرد آن در محصولات دارای اشکال پیچیده ادامه دهد. دانشمندان دانشگاه پلی تکنیک شهر تومسک به طراحی فناوری های پیشرفته در راستای آینده ادامه دهند.