Специалисты Института ядерной физики (ИЯФ) СО РАН совместно с коллегами из Новосибирского государственного технического университета открыли уникальную технологию, которая позволяет создать особо стойкий материал для ядерных реакторов. Речь идет о создании сплава титана и тантала с помощью наплавления порошка одного металла на поверхность другого с помощью концентрированного пучка электронов.
Полученный таким образом материал в несколько раз устойчивее особо стойкой стали и позволяет реактору работать без перерыва на протяжении 30 лет. По словам специалистов, главными плюсами такой технологии является высокая производительность и возможность наплавлять только рабочую поверхность.
Как рассказали «Российской газете» в пресс-службе ИЯФ СО РАН, с использованием новой технологии уже был создан экспериментальный химический реактор: при непрерывной работе он способен прослужить до тридцати лет, в несколько раз дольше, чем аналоги из особо стойкой стали. Сплав двух элементов с именами из древней мифологии был выполнен на уникальном промышленном ускорителе ЭЛВ-6. Проникающая способность концентрированного пучка электронов, выпускаемого установкой в атмосферу, и особый способ «сканирования» поверхности металла позволили увеличить коррозийную стойкость поверхностного слоя примерно в пятьдесят раз.
По словам руководителя проекта, старшего научного сотрудника ИЯФ СО РАН Михаила Голковского, на сегодняшний день в мире не существует ускорителей, выпускающих мощные сфокусированные электронные пучки с такой проникающей способностью. Между тем, процесс сплавки металлов может быть высокопроизводительным, а значит выгодным. Ученые видят перспективы использования своей технологии, прежде всего, в двух областях: для крупнотоннажного производства азотной кислоты и изготовления резервуаров, а также элементов реакторов в атомной промышленности.
— Мы изготовили из пластин полученного материала маленький химический реактор объемом в несколько литров. Затем налили в него концентрированную азотную кислоту, довели ее до кипения, предварительно точно взвесив наш сосуд, — поясняет Михаил Голковский суть эксперимента. — Кислота кипела несколько суток, а контрольное взвешивание показало, что реактор практически не потерял вес. Это означает, что материал, из которого он сделан, не разрушается от воздействия агрессивной среды. Перерасчет скорости разрушения материала показывает, что химический реактор из нашего материала мог бы работать, как минимум, в течение 30 лет без остановок.
Кроме этого, по мнению специалистов, применение новой технологии, вероятно, будет полезно и в медицинской промышленности. Титан, тантал и ниобий являются биоинертными материалами, их сплавы могут использоваться для последующего создания имплантатов. Учитывая, что модуль упругости сплавов титана с танталом и ниобием ближе к характеристикам костей, чем чистый титан или те сплавы, что применяются в настоящее время, можно говорить о перспективах в этой области.