Ruskí vedci vyvinuli oceľ, ktorá vydrží extrémne teploty v jadrovom reaktore. Táto oceľ vydrží až 600 °C
Ruskí vedci vyvinuli novú austenitickú oceľ pre jadrové reaktory novej generácie. Materiál odolá teplotám až 600 °C a má umožniť bezpečnejšiu prevádzku rýchlych reaktorov chladených olovom.
Fúzna energetika je zatiaľ stále hudbou budúcnosti. Preto zostáva najstabilnejším zdrojom veľkého objemu elektriny klasická jadrová energetika založená na štiepení atómu. Ide však o technologicky mimoriadne náročný proces, ktorý vyžaduje presnú kontrolu reakcie, materiálov aj chladenia reaktora. Ak by došlo k vážnemu zlyhaniu bezpečnostných systémov, následky môžu byť veľmi vážne. História to ukázala napríklad pri havárii elektrárne v Černobyle na Ukrajine. Na tému upozornil portál InterestingEngineering.
O niečo bezpečnejšie a efektívnejšie by mohli byť budúce reaktory vďaka novým materiálom. Ruskí vedci oznámili pokrok vo vývoji ocele určenej pre jadrové reaktory novej generácie. V rámci projektu Proryv (v preklade „Prielom“) vyvinuli novú austenitickú oceľ, ktorá dokáže odolávať teplotám až do 600 °C (1112 °F). Materiál by mohol zohrávať dôležitú úlohu pri vývoji jadrových reaktorov štvrtej generácie, ktoré majú byť výkonnejšie a efektívnejšie než dnešné elektrárne.
Reaktory typu VVER, ktoré dnes tvoria základ ruskej jadrovej energetiky, pracujú pri teplotách približne 320 až 350 °C. Nový materiál je teda navrhnutý pre prostredie s výrazne vyšším tepelným zaťažením. Využitie má nájsť najmä v reaktoroch chladených tekutým olovom, kde sa prevádzkové teploty pohybujú okolo 500 až 600 stupňov Celzia.
Podľa Sergeja Logašova, riaditeľa Inštitútu materiálového inžinierstva CNIITMASH, bola oceľ vyvinutá pomocou počítačového modelovania a experimentálnych dát zo systémov s ťažkým kovovým chladivom.
„Výsledný materiál kombinuje vysokú odolnosť voči žiareniu a korózii, stabilitu pri extrémnych teplotách a v dlhodobom horizonte prekonáva súčasné referenčné typy ocele používané v jadrových zariadeniach,“ uviedol Logašov.
Nový materiál zvládne vyššie teploty aj agresívne chladenie
Projekt Proryv má však oveľa širšie ambície než len vývoj nových materiálov. Jeho cieľom je vytvoriť plnohodnotný systém tzv. uzavretého jadrového palivového cyklu. V praxi to znamená, že použité jadrové palivo sa po vybratí z reaktora spracuje a opäť využije na výrobu nového paliva.
Neprehliadni
Súčasťou plánovaného komplexu má byť reaktor BREST-OD-300 chladený tekutým olovom. Okrem samotného reaktora majú v areáli vzniknúť aj zariadenia na spracovanie vyhoreného paliva a výrobu nových palivových článkov z recyklovaného materiálu.
Takýto systém by mohol výrazne znížiť množstvo rádioaktívneho odpadu a zároveň lepšie využiť energetický potenciál jadrového paliva. Rosatom preto projekt označuje za jeden z krokov smerom k dlhodobo udržateľnej jadrovej energetike.
Výskum sa pritom netýka iba samotných materiálov, ale aj výrobných technológií. Odborníci z CNIITMASH testovali napríklad moderné laserové zváranie. V porovnaní s klasickým oblúkovým zváraním umožňuje rýchlejšiu výrobu a presnejšie spoje. Testy zároveň ukázali, že technológia spĺňa prísne požiadavky jadrového priemyslu.
Laserové zváranie je navyše kompatibilné s rôznymi typmi ocelí vrátane martenziticko-feritických. Použiť sa preto môže aj pri výrobe komponentov pre existujúce reaktory typu VVER alebo RITM.
Rusko sa pripravuje na nové generácie jadrových elektrární
Popri vývoji ocele vedci pracujú aj s pokročilými uhlíkovými kompozitmi. Podľa Rosatomu vznikli materiály, ktoré si dokážu zachovať stabilitu pri teplotách okolo 1300 °C a mechanickú pevnosť až do približne 1600 °C.
Takéto materiály sa skúmajú najmä pre vysokoteplotné reaktory chladené héliom. Tie dokážu pracovať pri výrazne vyšších teplotách než dnešné elektrárne, čo umožňuje efektívnejšiu výrobu energie.
Pre budúce jadrové elektrárne sú nové materiály kľúčové. Konštrukčné prvky reaktorov musia totiž dlhodobo odolávať silnému žiareniu, korózii aj extrémnym teplotám. To platí najmä pri reaktoroch, kde sa ako chladiace médium používa tekuté olovo alebo hélium.
Vývoj takýchto materiálov je preto jedným zo základných predpokladov pre ďalší technologický posun jadrovej energetiky.
