Специалисты из Томского политехнического университета (ТПУ) разработали принципиально иное покрытие для ядерных топливных элементов. По их словам, оно существенно повысит их коррозионную стойкость и почти исключит риск утечек.

Результаты исследования опубликованы в журнале Materials Letters.

Главным элементом активной зоны атомного реактора, внутри которого происходит деление радиоактивных ядер является тепловыделяющий элемент, или ТВЭЛ. В случае аварийного перегрева начинается пароциркониевая реакция, в результате которой начинает выделяться взрывоопасный водород, а сами оболочки ТВЭЛов теряют герметичность, что грозит утечкой радиации.

Для защиты оболочек от разрушения, специалисты ТПУ разработали специальное покрытие из карбида кремния, наносимое методом селективного лазерного спекания. Оно отличается высокой надежностью, экологичностью и экономичностью, а также простой технологией нанесения.

«Мы исследовали разнообразные способы модификации структуры поверхности различных циркониевых материалов, применяемых в ТВЭЛах. Оптимальный эффект дает покрытие из карбида кремния, нанесенное методом селективного лазерного спекания. Испытания показали, что наше покрытие увеличивает стойкость к механическим повреждениям, возможным при эксплуатации», – рассказал профессор Отделения экспериментальной физики ТПУ Андрей Лидер.

Кроме того, покрытие из карбида кремния обладает отличной устойчивостью к высоким температурам и коррозии, а также хорошим сцеплением с поверхностью из циркониевых сплавов.

В дальнейшем специалисты из ТПУ намерены усовершенствовать новое покрытие, провести коррозионные и механические испытания, а также научиться покрывать им изделия сложной формы.