Чешские ученые запатентовали новое покрытие для топливных стержней на АЭС
Чешские ученые успешно запатентовали новое защитное покрытие для топливных стержней, используемых на атомных электростанциях. Чешское изобретение дает работникам АЭС самое ценное на случай кризисной ситуации - дополнительное время на решение возникшей проблемы.
К специальному поликристаллическому алмазному покрытию проявили интерес сразу несколько мировых производителей ядерного топлива.
«Вещество состоит из мелких кристаллов алмаза, в том числе из мягкого углерода. Именно этот углерод способен постепенно проникать в материал циркониевой оболочки топливных стержней и благодаря изменению физических и химических свойств материала, из которого она сделана, значительно замедлить процесс окисления», - рассказала «Чешскому Радио» доцент Ирена Кратохвилова из Института физики АН ЧР.
Несмотря на то, что покрытие создается на базе алмаза, его себестоимость мала.
«Мы используем синтетический алмаз, произведенный из метана. То есть цена защитного покрытия по сравнению с ценой самого ядерного топлива ничтожно мала», - продолжает Кратохвилова.
Как объясняет доцент Радек Шкода из Института информатики, робототехники и кибернетики Чешского технического университета в Праге, фактор времени играет в случае непредвиденных обстоятельств на АЭС ключевую роль.
«Наибольшее количество ошибок в ядерной энергетике происходит из-за нехватки времени и огромного стресса, который мешает работникам АЭС принимать адекватные решения. Когда вам отведены на решение проблемы, с которой ранее не встречались, две минуты, то шансы совершить ошибку намного больше, чем когда в вашем распоряжении есть час или два» .
Топливные стержни представляют собой трубки диаметром в 1 см и длиной около 3 – 4 метров.
«Для сравнения – мощность одной такой трубки больше чем у вашего автомобиля, а в реакторе их - десятки тысяч», - говорит Шкода.
Именно они нагревают реактор. Если система охлаждения дает сбой, как это произошло, например, на японской АЭС Фукусима-1, то температура в реакторе быстро достигает и 1000 градусов, что может привести к ряду цепных реакций, окислению материала оболочки топливных стержней, возникновению водорода и взрыву, объясняет чешский ученый.
Испытания показали, что алмазное покрытие повышает коррозионную стойкость материала в аварийных условиях на 20%, а в стандартных – на 40%.
Снижение коррозии твэлов позволяет также более экономно расходовать само ядерное топливо, так как трубки меняются в зависимости от степени их повреждения, а не уровня выгорания топлива.
«Таким образом, срок эксплуатации одного стержня в результате замедления окисления материала оболочки может продлиться на несколько месяцев, что позволяет значительно сэкономить и само урановое топливо. Как выяснилось, именно это обстоятельство заинтересовало производителей больше всего», - подытоживает Шкода.
Чешские ученые теперь работают над улучшением свойств алмазного покрытия. По их предположению, повторное нанесение вещества может замедлить процесс окисления еще на дополнительные десятки процентов.
