Los científicos de materiales de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología "MISIS" (NUST MISIS) desarrollaron un material sándwich único de acero, vanadio y acero que es capaz de soportar temperaturas de hasta 700 ° C. fuerte exposición a la radiación, estrés mecánico y exposición química durante un largo período de tiempo. El material se puede utilizar en las carcasas de los núcleos de los reactores nucleares.

Las varillas pertenecen a las unidades funcionales clave del reactor nuclear. Entran en contacto con el combustible de uranio y controlan la intensidad de la reacción nuclear. El principal problema del reactor nuclear de neutrones rápidos de nueva generación, que permite reutilizar el uranio, son las serias cargas a las que están sometidas estas varillas.

Las temperaturas máximas de funcionamiento de las carcasas de los elementos combustibles en los reactores de nueva generación alcanzan los 550-700 ° C. Sodio, el refrigerante de metal líquido, opera afuera. Las cargas creadas son mucho más altas que las que pueden soportar las capas centrales de los reactores existentes.

Para cerrar el ciclo del combustible nuclear en un reactor de neutrones rápidos de nueva generación, nuevos materiales estructurales que pueden proporcionar un mayor consumo de combustible en comparación con lo que se logra actualmente, Se necesitan. Estos materiales deben soportar dosis de radiación dañinas de hasta 180-200 dpa (desplazamientos por átomo), en lugar del máximo de 100-130 dpa, que son típicos de los materiales existentes.

En tales condiciones, las varillas de concha de acero simplemente no pueden funcionar. El objetivo de los científicos de materiales es crear material que sea capaz de resistir el impacto simultáneo de varios factores en un entorno externo súper agresivo durante un largo período de tiempo.

"Nuestro equipo ha desarrollado un material de tres capas, "acero / aleación de acero al vanadio". El acero ferrítico resistente a la corrosión que contiene proporciona resistencia a la corrosión, y la aleación de vanadio (V-4Ti-4Cr) proporciona resistencia al calor y a la radiación suficiente para soportar los efectos de los entornos ultrarrígidos de un reactor nuclear ", Aleksandra Baranova, coautor de la investigación, estudiante de posgrado del Departamento de Ciencias Metalúrgicas y Física de la Fuerza de NUST MISIS, dice.

Segun ella, crear un compuesto de este tipo no es una tarea fácil, ya que los dos materiales deben ser lo más monolíticos posibles en las juntas.

"El problema se resolvió mediante el uso de deformaciones complejas y tratamiento térmico de palanquillas de tres capas, incluida la coextrusión en caliente (prensado), forja radial y laminado de juntas. Como resultado, se forma una "zona de transición" en el límite de los componentes. Los materiales se difunden entre sí, que proporciona una alta resistencia de su conexión, "Dice Alexandra.

Como resultado, el acero y la aleación de vanadio "crecen" entre sí, informe de los científicos. El equipo de investigación logró crear un prototipo del núcleo central, que es un tubo monolítico de tres capas.

Las pruebas de laboratorio muestran una alta resistencia mecánica del material compuesto a temperaturas de funcionamiento de hasta 700 ° C. En el futuro cercano, Los científicos planean comenzar estudios a largo plazo del material sándwich para determinar la resistencia a la radiación.