Los físicos de la Universidad Politécnica de Tomsk están creando recubrimientos protectores a base de nitruro de titanio para las carcasas de elementos combustibles (barras de combustible) de reactores nucleares. Dichos proyectiles pueden reducir significativamente la hidrogenación de los contenedores que contienen combustible nuclear, extender su vida útil y prevenir explosiones de reactores como el desastre de Fukushima.
"En reactores, el combustible nuclear se coloca en 'tubos' especiales hechos de aleaciones de circonio, formando barras de combustible. En las barras de combustible, tiene lugar una reacción nuclear. Como resultado de la radiólisis del agua refrigerante, y también como resultado de la interacción del agua y el circonio a altas temperaturas, se libera hidrógeno. El hidrógeno puede acumularse en las carcasas de las barras de combustible, lo que provoca la degradación de sus propiedades mecánicas y una eventual destrucción. "dice uno de los desarrolladores, asistente en el Departamento de Física General Egor Kashkarov.
Según el joven científico, El peligro que presenta la interacción del circonio y el agua es que cuanto mayor es la temperatura del reactor, más hidrógeno se libera. Por ejemplo, en la estación Fukushima-1 en Japón, la inundación del equipo de bombeo en la zona activa hizo que el reactor se calentara más de 1, 200 ° C, y una reacción de vapor-circonio procedió rápidamente, liberando una gran cantidad de hidrógeno. La explosión de hidrógeno acumulado resultó en uno de los mayores accidentes por radiación del mundo.
El equipo científico del Departamento de Física General de TPU está creando recubrimientos protectores a base de nitruro de titanio para proteger las barras de combustible de circonio de la acumulación de agua e hidrógeno. "Durante las pruebas, el nitruro de titanio ha demostrado su alta dureza, resistencia al desgaste, resistencia al calor e inercia. También descubrimos que protege bien de la penetración de hidrógeno en el material, lo que es crítico para la energía nuclear. Los recubrimientos pueden reducir la penetración de hidrógeno en la aleación de circonio, "dice Egor Kashkarov.
Los recubrimientos sobre el sustrato de circonio se aplican utilizando dos tecnologías:pulverización catódica con magnetrón y deposición por arco al vacío. Ambos procesos se llevan a cabo en una configuración creada en la universidad. El resultado es una capa de película fina, de no más de dos micrones de espesor.
"Una de las aplicaciones de la elaboración de recubrimientos de nitruro de titanio son los reactores de próxima generación y los reactores nucleares térmicos donde los recubrimientos impermeables al hidrógeno son un problema urgente. En tales reactores futuros, Se supone que las temperaturas aumentan hasta 400-450 ° C para mejorar la eficiencia de quemado de combustible. Como consecuencia, La hidrogenación de las barras de combustible será mucho más rápida. Nuestros recubrimientos son capaces de prevenirlo, "dice el desarrollador.
