Ученые Института ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН и кафедры материаловедения в машиностроении НГТУ разработали принципиально новую технологию сплавления титана и тантала, срок непрерывной работы реактора из такого материала составил бы 30 лет, что в несколько раз больше, чем реактора из особо стойкой стали, сообщает пресс-служба ИЯФ СО РАН.
С помощью уникального промышленного ускорителя ЭЛВ-6, который выпускает в атмосферу концентрированный пучок электронов с энергией 1,4 МэВ, в ИЯФ СО РАН наплавляют порошки на металлы. Проникающая способность такого пучка составляет, в зависимости от материала, около одного миллиметра. Сканируя им по поверхности металла, на которую нанесен порошок, получают сплав. Используя этот метод, ученые ИЯФ СО РАН и НГТУ наплавили на титан тантал, за счет чего коррозионная стойкость наплавленного поверхностного слоя выросла примерно в 50 раз.
«Наша технология выгодна по двум причинам. Во-первых, наплавляется только рабочая поверхность, второе преимущество – в высокой производительности процесса. В мире не существует установок с выпуском в атмосферу мощных сфокусированных пучков с такой проникающей способностью», – рассказал старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН Михаил Голковский.
Перспективными представляются два применения сплава, полученного учеными ИЯФ СО РАН и НГТУ: для крупнотоннажного производства азотной кислоты и в атомной отрасли. Резервуар, в котором происходит переработка отработанного ядерного топлива, изготавливают из специальных сортов нержавеющей стали или сплава на основе никеля, но эти материалы обладают не очень высокой коррозионной стойкостью. Важен и вопрос безопасности. Со временем химический реактор, в котором перерабатывается отработанное ядерное топливо, становится радиоактивным, и чем дольше он способен работать без ремонта, тем лучше.
«В рамках проекта мы изготовили из пластин полученного материала маленький химический реактор объемом в несколько литров. Мы налили в него концентрированную азотную кислоту, довели ее до кипения, предварительно точно взвесив наш сосуд. Кислота кипела несколько суток. Результат эксперимента нас очень порадовал: контрольное взвешивание показало, что реактор практически не потерял вес. Это означает, что материал, из которого он сделан, не разрушается от воздействия агрессивной среды», – объяснил Голковский.
Один из участников работ, старший преподаватель НГТУ Алексей Руктуев отмечает, что если заменить традиционно применяемые материалы на разработанные, то следует ожидать увеличения срока службы примерно в 10 раз.
«Титан, тантал и ниобий являются биоинертными материалами. Таким образом, возможно рассмотрение предложенной в проекте методики для получения материалов для последующего создания имплантатов. Кроме того, модуль упругости сплавов титана с танталом и ниобием ближе к характеристикам костей, чем чистый титан или сплавы, применяемые в настоящее время», – пояснил Алексей Руктуев.
