俄罗斯科学家开发铬涂层以保护燃料组件

2022-01-14 16:20    铬涂层  激光焊接  核燃料  俄罗斯核电

俄罗斯托木斯克理工大学 (TPU) 的科学家正在研究通过激光焊接获得的 E110 锆合金焊接接头的行为,目的是开发耐事故燃料。


俄罗斯托木斯克理工大学 (TPU) 的科学家正在研究通过激光焊接获得的 E110 锆合金焊接接头的行为,目的是开发耐事故燃料。

用于制造水慢化动力堆 (VVER) 燃料组件 (FA) 的锆产品涂有保护性铬涂层,以防止氧化。

“VVER 反应堆中的铀燃料位于由锆合金制成的长管中。它们构成燃料元件的外壳。温伯格研究中心等离子混合系统实验室的 Dmitry Sidelev 解释说,当燃料被中子通量照射时,裂变链式反应开始,伴随着热能的释放,然后转移到冷却剂中。 TPU 的核科学与工程学院。

“如果违反反应堆的运行模式并发生紧急情况,自持蒸汽-锆反应导致燃料组件强烈氧化、放热和氢气产生的风险就会增加。因此,燃料组件的完整性可能会受到破坏。”

TPU 团队正在努力防止损坏由锆合金制成的燃料元件包壳和间隔网格。铬涂层是 10 微米厚的薄膜。作为制造保护涂层的材料,选择铬是因为它是一种耐热金属,还具有抗氧化和抗腐蚀能力。

首先对测试样品进行研究,然后对新西伯利亚化学浓缩厂工厂(Rosatom 的燃料公司 TVEL 的一部分)为托木斯克科学家生产的焊接接头工业样品进行研究。涂层是使用温伯格实验室工作人员开发的真空离子等离子体装置施加的。

“为了优化铬涂层的结构和成分,已经做了很多工作。根据经验,我们已经揭示了一种可接受的涂层沉积模式,以实现其最大致密结构。这是必要的,这样氧气就不会渗透合金并引发氧化过程。我们还发现了涂层的厚度如何影响氧化过程。因此,建立了所需的涂层厚度范围(10-15 微米),”先进材料实验室负责人叶戈尔·卡什卡罗夫(Yegor Kashkarov)。使用保护性铬涂层增加了反应堆操作员在紧急情况下做出决策的时间。

目前,TPU 科学家正在研究优化保护涂层的元素组成和结构以提高其保护性能的可能性。这项工作是在俄罗斯科学基金会的资助下进行的。



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