Ученые ТПУ создали «самозалечивающиеся» покрытия для элементов термоядерных реакторов

Ученые Томского политехнического университета разработали новую многослойную архитектуру покрытий для элементов термоядерных реакторов. Она обладает высокой термической стабильностью и способностью «самозалечиваться» при работе в экстремальных условиях. Такая разработка позволит в будущем значительно продлить срок службы оборудования реакторов.

Исследование выполнено в рамках государственного задания «Наука» № FSWW-2023–0005, а его результаты опубликованы в журнале Journal of Materials Science (Q1, IF: 3,9).

Многослойные (наноламинатные) покрытия широко применяются в ядерной промышленности благодаря высокой прочности, коррозионной стойкости и устойчивости к радиационному воздействию. Однако их эксплуатационные характеристики при одновременном влиянии высоких температур и облучения остаются недостаточными.

Специалисты Томского политеха предложили новую архитектуру многослойного покрытия — функционально-градиентного материала (ФГМ), включающего защитный слой ниобия толщиной около 3 мкм, радиационно-стойкий слой чередующихся наноразмерных мультислоев ниобия и циркония толщиной около 1 мкм, адгезионный слой циркония толщиной около 10 мкм и подложку из сплава циркония с 1 % ниобия толщиной 0,7 мм, обеспечивающую необходимую механическую прочность.

Архитектура ФГМ на основе ниобия и циркония с управляемой градацией слоев — это не просто повторение наноламинатной структуры. Такое целенаправленное чередование материалов обеспечивает не только повышенную термическую устойчивость, но и более эффективное управление эволюцией дефектов за счет их локализации в нужных уровнях. Это позволяет перенаправлять дефекты в активные зоны, где происходит их “самозалечивание”. В простых наноламинатах активные зоны могут не совпадать с профилем повреждений, из-за чего эффективность механизмов самовосстановления снижается,

— поясняет один из авторов исследования, и.о. руководителя отделения экспериментальной физики ТПУ Роман Лаптев.

Политехники провели in situ исследования новой архитектуры покрытий при температурах до 900 °C, анализируя термическую стабильность и структурные изменения методами рентгеновской дифракции, in situ спектроскопии доплеровского уширения аннигиляционной линии и просвечивающей электронной микроскопии. Такой комплексный подход позволил наблюдать эволюцию дефектов и изменения кристаллической решетки покрытия в реальном времени. Результаты показали, что при нагреве покрытие сохраняет многослойную архитектуру и плотность интерфейсов, а происходящие фазовые переходы остаются обратимыми, что позволяет материалу сохранять свои свойства.

Комплекс in situ анализа в сочетании с традиционными методами эксперимента позволил нам доказать, что разработанная в ТПУ архитектура покрытий устойчива к термическому воздействию. Благодаря обратимости фазовых трансформаций материал способен выдерживать экстремальные циклы нагрева и охлаждения без существенной деградации. Это критически важно для оценки долговечности покрытия в условиях реальной эксплуатации,

— добавляет Роман Лаптев.

В исследовании приняли участие ученые отделения экспериментальной физики Инженерной школы ядерных технологий и исследовательского ядерного реактора Томского политеха.

Истории и карточки

1
Вывод КАБСов на Форуме!
форум
Обновление Форума!
Активность EL-комитета НОПСМ-1.mp4_snapshot_00.19.255
Активность EL-комитета НОПСМ
RC3d кейсы-1.mp4_snapshot_00.09.816
Вот как надо делать кабель красивым!

Рекомендуем прочесть

Учёные ПНИПУ разработали новый цифровой инструмент,который моежт прогнозировать качество изоляции силовых кабелей с точностью в 95 %
Прочность и долговечность силовых кабелей среднего и высокого напряжения – ключевой фактор надежности...
«Парус электро» закончили разработку первого отечественного стринг‑инвертора мощностью до 350 кВт
В компании «Парус электро», входящей в дивизион «АСУ ТП и электротехника» госкорпорации «Росатом», завершён...
СФУ придумали метод, повышающий эффективность контактной сварки на 30 %
Новые электродные материалы от Сибирского федерального университета (СФУ) обещают продлить срок службы...

Журнал

Читайте и скачивайте архив журнала ElektroPortal, где мы рассказываем о главных новостях и событиях рынка и интересно пишем об электротоварах

Радио Kabel.FM

Слушайте первое кабельное радио Kabel.FM на ЭлектроПортал.Ру

album-art

Прямая трансляция Kabel.FM
00:00

Не работает эфир? Переходи на резервный!

Интервью и персоны

69452c0ec589c (1)
Рост под давлением: итоги года АО "Кирскабель"
02
Мы работаем над переводом всех своих решений на Linux
interwetalonVNIIKP
Эталон испытаний. Центр климатических испытаний и испытаний на пожарную безопасность ВНИИКП
Сергей Снежко на заводе "Иркутсккабель". В руках - кабель для майнинга. Это относительно новая номенклатура для УНКОМТЕХа
«УНКОМТЕХ» готов полностью обеспечить кабелем собственного производства любой объект
ispchesVNIIKP
Испытания на честность Ассоциацией "Электрокабель"
Алюминий помогает застройщикам экономить
Алюминий помогает застройщикам экономить