01
А
Астрономия
02
Б
Биология
03
Г
Гуманитарные науки
04
М
Математика и CS
05
Мд
Медицина
06
Нз
Науки о Земле
07
С
Сельское хозяйство
08
Т
Технические науки
09
Ф
Физика
10
Х
Химия и науки о материалах
Химия и науки о материалах
27 марта

Физики придумали, как продлить непрерывную работу химического реактора до 30 лет

Институт ядерной физики имени Г.И.Будкера СО РАН

Ученые Института ядерной физики имени Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и кафедры материаловедения в машиностроении Новосибирского государственного технического университета (НГТУ) разработали принципиально новую технологию сплавления титана и тантала. В результате был получен особо стойкий к коррозии материал, который почти не разрушается от контакта с агрессивными средами. С помощью этой технологии был создан экспериментальный химический мини-реактор. Эксперименты показали, что срок непрерывной работы реактора из такого материала составил бы 30 лет, что в несколько раз больше, чем реактора из особо стойкой стали. Об этом сообщается в работе, опубликованной в серии IOP Conference Series: Materials Science and Engineering.

С помощью промышленного ускорителя ЭЛВ-6, который выпускает в атмосферу концентрированный пучок электронов с энергией 1,4 МэВ, в ИЯФ СО РАН наплавляют порошки на металлы. Проникающая способность такого пучка составляет, в зависимости от материала, около одного миллиметра. Сканируя им по поверхности металла, на которую нанесен порошок, получают сплав. Используя этот метод, ученые ИЯФ СО РАН и НГТУ наплавили на титан тантал, за счет чего коррозионная стойкость наплавленного поверхностного слоя выросла примерно в 50 раз. В ИЯФ СО РАН отработаны элементы технологии создания промышленных листов из этого материала и возможность их сварки.

Перспективными представляются два применения сплава, полученного учеными: для крупнотоннажного производства азотной кислоты и в атомной отрасли. В атомной промышленности существует технология переработки отработанного ядерного топлива. После уменьшения до определенного уровня концентрации рабочего элемента и возрастания концентрации вредных загрязняющих изотопов ядерный реактор останавливается, а отработанные компоненты топлива перерабатываются и обогащаются. Резервуар, в котором происходит переработка, изготавливают из специальных сортов нержавеющей стали или сплава на основе никеля, но эти материалы обладают не очень высокой коррозионной стойкостью. Важен и вопрос безопасности. Со временем химический реактор, в котором перерабатывается отработанное ядерное топливо, становится радиоактивным, и чем дольше он способен работать без ремонта, тем лучше.

«В рамках проекта мы изготовили из пластин полученного материала маленький химический реактор объемом в несколько литров. Мы налили в него концентрированную азотную кислоту, довели ее до кипения, предварительно точно взвесив наш сосуд. Кислота кипела несколько суток. Результат эксперимента нас очень порадовал: контрольное взвешивание показало, что реактор практически не потерял в массе. Это означает, что материал, из которого он сделан, не разрушается от воздействия агрессивной среды. Но несколько суток испытаний — слишком маленький срок, чтобы делать выводы, ведь срок службы настоящего реактора исчисляется десятилетиями. Перерасчет скорости разрушения материала показывает, что она составляет несколько десятков микрон в год. Получается, что химический реактор из нашего материала мог бы работать как минимум в течение 30 лет без остановок», — заявил руководитель проекта Михаил Голковский.

Один из участников работ, старший преподаватель НГТУ Алексей Руктуев, отмечает, что если заменить традиционно применяемые материалы на разработанные, то следует ожидать увеличения срока службы примерно в десять раз.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.

Комментарии

Все комментарии
Обсуждаемое