Главная АтомПром Магнелит Маркизы Пенопласт Плитка Поликарбонат Теплоизоляция Промиздания

Какие материалы используются в атомной промышленности

Современная атомная промышленность представляет собой одну из самых передовых отраслей, где применяется множество самых разных технологических решений, направленных на повышение эффективности и безопасности работы атомных энергетических установок. В конструкциях энергетических и исследовательских реакторов используются многие специальные материалы, без которых их работа была бы просто невозможной или малоэффективной. Какие же именно материалы входят в состав конструктивных элементов как самих атомных реакторов, так и обслуживающего его вспомогательного оборудования? Сайт salros.ru постарается ответить на этот вопрос.

Конечно же, основным материалом, который применяется в атомной промышленности, является уран. Он входит в состав тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ), которые представляют собой «сердце» любого реактора. Однако, стоит отметить, что использовать в этих целях природный уран попросту невозможно. Ведь он состоит из нескольких изотопов, не все из которых пригодны для управляемой ядерной реакции. Их разделение и обогащение до нужной концентрации представляет собой сложную задачу, которую можно решить несколькими способами. В современных ТВЭЛах используется диоксид урана, который более устойчив, чем обычный уран и не вступает в реакцию с водой. Он также не деформируется в процессе выгорания ядерного топлива в течение всего рабочего цикла.

Что касается оболочки ТВЭЛов, то она изготавливается из циркония. Это связано с тем, что он имеет очень малое ядерное эффективное сечение захвата нейтронов, допускающее течение самоподдерживающейся цепной реакции внутри элемента. Кроме того, цирконий не теряет своих свойств даже при очень высокой температуре. Так, рабочая температура сборки элементов может достигать + 350-400 С, а в ряде случаев даже больше. В таких случаях производят легирование циркония другим тугоплавким металлом – ниобием в количестве 1-2 %.

Кроме этого, топливные элементы перед их герметизацией заполняются гелием под давлением. В случае разгерметизации утечка гелия, обнаруженная специальным детектором, точно укажет место неисправности.

Применяемые сегодня реакторы можно разделить на две категории – на быстрых нейтронах и медленных (тепловых) нейтронах. В последнем случае в качестве замедлителя, который входит состав тепловыделяющей сборки, используется специально обработанный графит (самый распространенный отечественный реактор этого типа - РБМК). Он является основой активной зоны, состоящей из набора тепловыделяющих сборок и контура теплообменника. Что же касается последнего, то материалом для него служит нержавеющая сталь с высоким содержанием легирующих элементов.

Для управления работой ядерного реактора применяются специальные регулирующие стержни. Их основу составляют материалы с высоким сечением поглощения нейтронов. Такими материалами являются кадмий, бор и гафний. Первоначально в конструкциях реакторов использовались кадмиевые стержни, однако, в настоящее время их вытеснили боросодержащие сплавы. Он состоят из нержавеющей стали, содержащей до 5% примеси бора. Для этой же цели может использоваться также карбид бора. Что же касается чистого бора, то он слишком неустойчив и непрочен для подобных целей.

Что же касается теплоносителя, который используется для отбора тепла из активной зоны, то в зависимости от типа реактора это может быть обычная вода или же жидкие металлы, такие, как висмут, натрий или свинец. В энергетических реакторах для этого применяется вода, жидкие же металлы перспективны в качестве теплоносителя для так называемых реакторов-размножителей на быстрых нейтронах.