Уникальный метод проверки материалов для реакторов АЭС придуман в России

Ученые Томского политехнического университета предложили новый, не имеющий аналогов в мире инструмент для исследования конструкционных материалов ядерных реакторов – так называемые пучки ускоренных атомов. С их помощью можно гораздо быстрее проверять новые материалы на радиационную стойкость, говорится в сообщении пресс-службы вуза.

Результаты исследования, которое специалисты ТПУ провели совместно с коллегами из Даляньского политехнического университета (Китай), представлены на проходящем в Томске VII международном конгрессе "Потоки энергии и радиационные эффекты" (EFRE-2020).

То есть элементы реакторов, прежде всего тепловыделяющие, не должны существенно менять свойства за все время работы, но при низкой радиационной стойкости может произойти их деформация и разрушение. Поэтому повышение устойчивости конструкционных материалов – одна из важнейших проблем радиационного материаловедения.

Во всем мире ученые решают эту проблему, изучая материалы с точки зрения радиационной стойкости. Для этого они помещают их в камеру облучения нейтронами около реактора и отслеживают появление существенных изменений. Обычно на такое исследование уходит несколько лет, так что этот путь не очень удобен для оперативной разработки новых материалов и технологий.

"При имитационном облучении воссоздают те же условия, что и в ядерном реакторе при облучении нейтронным пучком, то же количество радиационных повреждений. Однако радиационную нагрузку, которую получает тот или иной материал в ядерном реакторе, получается набрать за несколько часов вместо нескольких лет", – отметил он.

Для имитационного облучения применяют два инструмента: электронные и ионные пучки. Однако механизмы формирования радиационных дефектов при облучении пучками заряженных частиц и нейтронами значительно отличаются, и это снижает достоверность исследования.

Ученые из ТПУ предложили новый инструмент – пучки ускоренных атомов. Их формирование происходит с помощью генератора мощных ионных пучков, разработанного профессором университета Геннадием Ремневым. Сначала формируется пучок ускоренных ионов, затем идет процесс их перезарядки и образования ускоренных атомов, а затем ускоренные атомы с энергией в сотни килоэлектронвольт применяют для облучения материалов.

"С точки зрения радиационного материаловедения это уникальный инструмент. Он отличается тем, что позволяет быстро набрать дозу, аналогичную дозе облучения в ядерном реакторе, и затратить на формирование дефектов значительно меньше энергии. Кроме того, механизмы формирования радиационных дефектов в металлах при облучении ускоренными атомами и нейтронами очень близки. Это позволяет повысить достоверность выполненных исследований радиационной стойкости материалов", – рассказал Пушкарев.