Ученые разработали защитные покрытия из нитрида титана для ядерных реакторов

Инновационные защитные покрытия для повышения безопасности атомных реакторов

Ученые из Томского политехнического университета разработали технологию создания защитных покрытий, направленных на предотвращение критических аварий в ядерной энергетике. Основная проблема современных тепловыделяющих элементов (твэлов) заключается в химической реакции циркониевых сплавов с водой при температурах выше 860 градусов Цельсия. В результате этого взаимодействия активно выделяется водород, который способен разрушить оболочку твэла, что представляет огромную опасность и было подтверждено трагической катастрофой на станции Фукусима.

Для решения этой проблемы исследователи кафедры общей физики предложили использовать покрытия на основе нитрида титана. Данный материал был выбран из-за его исключительной твердости, жаростойкости и химической инертности, что позволяет ему служить надежным барьером, препятствующим проникновению газа в структуру металла. Защитный слой, толщина которого составляет всего несколько микрон, наносится на поверхность оболочек методом магнетронного распыления и вакуумно-дугового осаждения.

В рамках разработки университет полностью создал собственную установку для производства этих высокотехнологичных тонких пленок. Ожидается, что новая технология станет крайне важной для обеспечения безопасности реакторов нового поколения и термоядерных установок, где экстремально высокие температуры значительно ускоряют процессы наводороживания. Внедрение данных инноваций позволит существенно повысить уровень безопасности и значительно продлить срок службы оборудования в атомной энергетике.