Снизить взрывоопасность, избежать коррозии материалов активной зоны реакторов в случае аварий на атомных электростанциях (АЭС) и увеличить срок эксплуатации компонентов АЭС поможет хромовое покрытие сверхплотной структуры, произведенное по технологии ТПУ, утверждают в вузе. Результаты исследований опубликованы в журнале Journal of Nuclear Materials.

Механизмы предотвращения возгорания реакторов и минимизации разрушительных последствий при потенциальных авариях на АЭС нуждаются в дальнейшем совершенствовании, считают в Томском политехническом университете (ТПУ).

Авария 2011 года на атомной электростанции "Фукусима-1" в Японии показала, что процесс дестабилизации работы водо-водяных энергетических реакторов (ВВЭР) приводит к предельному разрушению и увеличению взрывоопасности. При этом остановить процессы дестабилизации в скорые сроки крайне сложно.

Причиной катастрофы в Японии стало девятибалльное землетрясение и цунами, в результате станцию пришлось ликвидировать, а загрязнения от выброса радиоактивных отходов распространились более чем на тысячу километров, уточнили ученые.

Точкой невозврата к дальнейшему восстановлению АЭС оказались взрывы в энергоблоках. Они произошли из-за генерации водорода в реакции между цирконием, из которого состоят топливные оболочки реактора, и водяным паром при нагреве теплоносителя (пароциркониевая реакция).

На сегодня циркониевые сплавы являются основным конструкционным материалом активной зоны ВВЭР, одних из наиболее распространенных в мире.

"В таких авариях вода внутри реактора (теплоноситель) переходит в пар и начинается быстрое окисление циркониевых сплавов. Выделяется водород, от его взаимодействия с кислородом может случиться взрыв. Если температура реактора достигнет 860 градусов, то остановить ее рост очень сложно. Избежать пароциркониевой реакции поможет специальное хромовое покрытие с предельно плотной структурой", – рассказал заведующий Лабораторией перспективных материалов и обеспечения безопасности водородных энергосистем ТПУ Егор Кашкаров.

Ученые промоделировали механизмы взаимодействия водяного пара, воздуха и водорода с циркониевыми сплавами и сварными соединениями с защитным покрытием в воссозданных условиях тяжелой аварии. Слой хрома обеспечил функцию барьера между циркониевым сплавом и агрессивной средой, продолжил исследователь. Защитные характеристики могут значительно увеличить время для принятия противоаварийных мер в случае экстренной ситуации.