塔斯社4月4日報道,托木斯克理工大學(TPU)專家與白俄羅斯、哈薩克斯坦的科研人員共同證明了在鋯合金上使用鉻涂層制造耐事故核燃料包層的有效性。俄羅斯教育和科學部新聞處對此進行了相關報道。
新聞處指出,研究結果顯示,改良合金的輻射損傷區減少了20%,氫積累率降低了1.8倍。這些數據表明,該材料具備生產下一代燃料元件(燃料棒)的潛力,有望為核能發展開辟新的機遇。
新聞社解釋稱,全球核工業正在積極推進創新方向——耐受燃料研發。這是一種特殊類型的核燃料,能夠抵抗核電站緊急情況。在發生嚴重故障(如冷卻劑流失或反應堆堆芯冷卻系統故障)時,耐受燃料能保持結構完整性,防止蒸汽-鋯反應,從而避免爆炸性混合物的形成。
托木斯克理工大學的科學家采用磁控濺射技術,在E110鋯合金樣品上鍍了一層6至10微米厚的鉻。材料樣本被置于接近核電站反應堆運行條件的環境中。研究人員在特定室內研究了樣品與氫的相互作用,溫度范圍覆蓋360至900度(360度為燃料元件的工作溫度,900度接近應急溫度)。
新聞社援引研究報告共同作者、托木斯克理工大學實驗物理系副教授維克多·庫迪亞羅夫的話稱:“實際上,我們能夠觀察到運行中的水冷核電反應堆內部材料的變化。當涂上6至10微米厚的保護性鉻層時,氫會在鉻和鋯之間的界面處積聚,從而降低發生副鋯反應的風險。同時,與未涂層的材料相比,氫在燃料棒壁內的積聚率降低了1.8倍。”
鉻涂層的存在還能使高能氪離子輻照時輻射損傷區的厚度減少15%至20%。科學家們確信,這些數據表明該材料在現代燃料元件生產中具有巨大潛力。將此類燃料元件引入核電工程,將成為行業安全標準發展的重要階段。