Forskere for at forlænge levetiden af ​​atomreaktorer og forbedre deres sikkerhed

Samarbejde med studerende fra National Research Nuclear University MEPhI (Rusland), forskere fra Kurchatov Institute (Rusland) har brugt ny teknologi til at forlænge levetiden for VVER-440-reaktoren op til 45 år, spare omkostningerne ved demontering af de gamle fartøjer. Resultaterne af undersøgelsen blev offentliggjort i Journal of Nuclear Materials .

En vand-vand energisk reaktorbeholder, den mest populære type reaktor i verden, VVER-440 er en af ​​de vigtigste enheder i et atomkraftværk. Dens sikkerhed og driftseffektivitet definerer stort set sikkerhedsniveauet for atomkraftværket.

Ved drift, et reaktorbeholder udsættes for hurtig neutroneksponering, hvilket resulterer i strålingshærdning (tab af plasticitet) i reaktorens basismetaller på grund af dannelsen af ​​nanoskala strålingsinducerede defekter og faser.

På grund af reaktorbeholderens udsættelse for stråling og driftstemperatur (~ 300 ^о С), adskillelser af urenhedselementer dannes på korngrænser, hvilket resulterer i en reduceret styrke af disse korngrænser. Dannelsen af ​​skadelige urenhedssegregeringer i korngrænser resulterer i reduceret revnebestandighed i metallerne.

Dette begrænser reaktorbeholderens livscyklus, da sandsynligheden for et sprødt brud ved genfyldning med koldt vand i nødstilfælde stiger over tid. I 1991, for at forlænge levetiden for VVER-440 reaktorbeholderen, videnskabsmænd gennemførte en gendannelsesudglødningsproces på en række af disse kar, dermed forlænge deres levetid op til 45 år.

Forskere siger, at for at forlænge reaktorens levetid op til 60 år, de ville være nødt til at udføre en anden genvindingsudglødningsproces efter at have udført foreløbige undersøgelser af strukturen og mekaniske egenskaber af en reaktors uædle metaller, en, der har været i drift længe efter den første udglødning.

Teknologien til gendannelsesudglødning blev udviklet og patenteret på Kurchatov Institute. Det kræver en vis temperatur, holde tid, en opvarmningshastighed til forskellige udglødningstemperaturer, der kræves til forskellige trin, og en afkølingshastighed.

Metoden er baseret på udskæring af prøver, eller skabeloner, fra den indre overflade af funktionelle VVER-440 fartøjer og gennemførelse af omfattende undersøgelser, genudglødning og genstudie af disse skabeloner.

"Det er vigtigt at udføre denne procedure, så vi kan give anbefalinger om yderligere at forlænge levetiden af ​​reaktorbeholderen og bestemme hastigheden af ​​strålingsskørhed efter udglødning, "sagde Yevgeniya Kuleshova, Professor ved MEPhI's Institute of Nuclear Physics and Engineering.

Forskerne hævder, at denne nye metode kan forlænge levetiden for disse reaktorer op til 60 år, derved spares de betydelige omkostninger ved demontering af gamle reaktorer og bygning af nye.

"At udføre genudglødning med denne teknologi resulterer i opløsning af strålingsinduceret nedbør og defekter samt korngrænsesegregationer, " sagde Kuleshova. "Dette fører til restaurering af de oprindelige egenskaber og strukturer af uædle metaller, øger deres levetid. Derfor har vi brug for at vide mere om strukturen og de mekaniske egenskaber af reaktorbeholderens basismetaller på forskellige stadier i deres levetid, inklusive efter genudglødning."

I løbet af denne forskning, forskere brugte moderne metoder i høj opløsning, såsom transmission og rasterelektronmikroskopi, atomsondetomografi og Auger-elektronspektroskopi. For at bestemme niveauet for metallernes strålingssprængning, undersøgelser udførte mekaniske test på statisk spænding og slagbøjning.

"MEPhI -studerendes deltagelse i denne forskning viser forbindelsen mellem russiske studerende og realvidenskab og økonomi, som giver dem mulighed for at arbejde med videnskabelig udvikling og løse store problemer, mens de stadig studerer på universitetet, " sagde Kuleshova. "Dette øger deres viden og kompetenceniveauer, og gavner landets økonomi. "