Rusijos mokslininkai sukūrė naują karščiui atsparų austenitinį plieną, specialiai pritaikytą įrangai, naudojamai švinu aušinamuose greitųjų neutronų reaktoriuose. Tokiose reaktorių sistemose darbinė temperatūra siekia 500–600 °C.
Palyginimui, standartiniai VVER tipo reaktoriai veikia gerokai žemesnėje temperatūroje – paprastai 320–350 °C.
Šio plieno kūrimo darbai atlikti įgyvendinant projektą „Proryv“ („Proveržis“), kurio tikslas – diegti uždarą branduolinio kuro ciklą, remiantis greitųjų neutronų reaktoriais.
Naujoji plieno rūšis pasižymi atsparumu korozijai ir terminiu stabilumu iki 600 °C. Centro „CNIITMASH“ Medžiagotyros instituto direktorius Sergejus Logašovas teigė, kad medžiaga sukurta taikant kompiuterinį modeliavimo metodą ir remiantis duomenimis, gautais iš sistemų su sunkiuoju skystuoju metalo aušintuvu.
„Sukurtoji medžiaga derina būtiną atsparumą radiacijai ir korozijai, termodinį stabilumą iki 600 laipsnių Celsijaus temperatūros ir, svarbiausia, pagal ilgalaikio stiprio charakteristikas pranoksta etaloninį plieną, šiuo metu naudojamą branduolinių elektrinių konstrukcijoms, veikiančioms sąlytyje su sunkiuoju skystojo metalo aušintuvu“, – pažymėta S. Logašovo komentare.
Kritinės įrangos gamyba
Be naujos medžiagos sukūrimo, „CNIITMASH“ specialistai išbandė lazerinio suvirinimo technologiją tiek austenitiniams, tiek martensitiniams–feritiniams plienams.
Bandymuose vertinti ir vienarūšiai, ir skirtingų metalų junginiai, reikalingi kritinei branduolinės energetikos įrangai gaminti. Gauti duomenys rodo, kad lazerinis suvirinimas leidžia padidinti suvirintų konstrukcijų gamybos spartą, palyginti su tradiciniais lankinio suvirinimo metodais.
Suvirinimo siūlių kokybė atitiko pramonės reikalavimus. Taip pat pažymima, kad ši suvirinimo technologija suderinama su esamais reaktorių projektais, įskaitant VVER ir „RITM“ blokus.
Projektą „Proryv“ įgyvendina bendrovė „Proryv“, subūrusi kelių pramonės institutų kolektyvus. Pagrindinis projekto tikslas – pramoniniu mastu įdiegti uždarą branduolinio kuro ciklą.
Planuojamame branduolinės energetikos komplekse numatyta įrengti energetinį bloką su švinu aušinamu reaktoriumi BREST-OD-300.
Uždaro branduolinio kuro ciklo infrastruktūra
Objekte taip pat bus įrengtas apšvitinto mišraus urano ir plutonio (nitridinio) kuro perdirbimo modulis bei kuro gamybos ir pergaminimo modulis, skirtas naujiems kuro elementams iš perdirbtos žaliavos gaminti.
Ši infrastruktūra skirta pademonstruoti techninį uždaro branduolinio kuro ciklo grandinės įgyvendinamumą.
Lygiagrečiai austenitinio plieno kūrimui „Rosatom“ mašinų gamybos diviziono inžinieriai pagamino konstrukcinius elementus aukštatemperatūriams dujomis aušinamiems reaktoriams (HTGR), naudodami anglies–anglies kompozitines medžiagas.
Šie kompozitai buvo išbandyti siekiant įvertinti jų fizinį stabilumą 1300 °C temperatūroje ir mechaninių savybių išsaugojimą esant iki 1600 °C. Tokia technologija numatoma taikyti atominių energetikos–technologinių stočių (AETS) projektuose.
Šiose stotyse planuojama naudoti 200 MW šiluminės galios reaktorių, kurio aušintuvu būtų helis.
Sistema suprojektuota taip, kad reaktoriaus išėjimo temperatūra siektų 850 °C – tai leistų gaminti iki 750 °C temperatūros perkaitinto garo srautus.
Strateginė įtaka IV kartos branduolinei energetikai
Pasak projekto rengėjų, aukštųjų technologijų medžiagų ir pažangių suvirinimo technologijų derinys sudaro tvirtą mokslinį ir techninį pagrindą sėkmingam ketvirtosios kartos branduolinės energetikos projektų įgyvendinimui.
Šie sprendimai padeda įveikti specifinius švino ir helio aušintuvų keliamus terminius bei korozinius iššūkius naujosios kartos reaktoriuose. Sėkmingi austenitinių plienų ir anglies–anglies kompozitų bandymai rodo kryptingą judėjimą didesnio efektyvumo energetinių ciklų link.
