• USD 72.81 -0.64
  • EUR 85.92 -0.33
  • BRENT 45.47 +1.19%

Ученые нашли способ усилить безопасность перевозки радиоактивных отходов

Фото: ndn.info

Сибирские ученые получили образцы материала, который можно наносить на поверхность по принципу краскопульта, напыляющего краску, для контейнеров транспортирующих радиоактивные отходы. Это позволит усилить безопасность. Результаты исследований опубликованы в Известиях РАН.

Специалисты Института химии твердого тела и механохимии СО РАН совместно с Институтом ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН занимаются разработкой технологии создания высокотемпературных композиционных материалов из боридов вольфрама и молибдена для атомной энергетики, а именно для контейнеров, транспортирующих радиоактивные отходы.

Задача исследователей — создание материала, который одновременно будет ослаблять гамма- и нейтронное излучения, выдерживать высокие температуры и обладать достаточными прочностными характеристиками. Полученные образцы материала можно наносить на поверхность по принципу краскопульта, напыляющего краску.

«В атомной энергетике в связи с увеличением количества радиоактивных отходов, которые образуются в результате переработки отработанного ядерного топлива, остро встала проблема модернизации контейнеров для их транспортировки и хранения, — отмечают ученые. — Атомной промышленности необходимы материалы, которые соединяли бы в себе лучшие свойства металлов и самых тугоплавких соединений — оксидов, карбидов, боридов».

Над получением таких материалов работают специалисты ИХТТМ СО РАН и ИЯФ СО РАН. В их арсенале — аддитивные технологии и специализированный источник электронного пучка.

«Материал защитного покрытия должен ослаблять поток альфа-, бета-, гамма- и нейтронного излучений. Для этой цели хорошо подходят бориды тяжелых металлов, например, вольфрама, — пояснил научный сотрудник ИХТТМ СО РАН кандидат химических наук Алексей Анчаров. — Атомы металла поглощают альфа-, бета- и гамма-излучения, а атомы бора — нейтроны. Кроме этих свойств бориды обладают высокой температурой плавления и высокой твердостью. Задача нашего исследования состояла в том, чтобы научиться комбинировать необходимые свойства в одном материале. Аддитивные технологии здесь очень подходят — они позволяют наращивать слои материалов с различными концентрациями или добавлять новые слои с другими компонентами и обеспечивать градиент физико-химических характеристик по толщине образца».

Для предварительной подготовки образцов специалисты использовали метод механоактивации. В шаровой мельнице — специальном устройстве для смешивания и измельчения твердых веществ до микроразмеров — вольфрам и нитрид бора «вбиваются» друг в друга. Под электронным микроскопом получившийся механокомпозит выглядит как «слоеный пирог». Далее его исследуют в Сибирском центре синхротронного и терагерцового излучения ИЯФ СО РАН на экспериментальной станции «Дифрактометрия в жестком рентгеновском диапазоне» при помощи синхротронного излучения, генерируемого ускорителем ВЭПП-3. Третий, завершающий, этап приготовления — нагревание смеси и запуск химических реакций направленным пучком электронов на специализированном источнике электронного пучка в ИЯФ СО РАН.

«Источник электронного пучка ИЯФ СО РАН разработан и изготовлен специально для электронно-лучевых технологий. Он обладает редкими параметрами: энергией 60 киловольт при непрерывной мощности до 30 киловатт, — рассказал научный сотрудник ИЯФ СО РАН Юрий Семенов. — При фокусировке электронного пучка меньше одного миллиметра в диаметре мы получаем мощность около 100 киловатт на квадратный миллиметр. Мощность преобразуется в тепло в обрабатываемом слое толщиной десяток микрометров, где температура может достигать отметки 6000 °C и выше. Такие характеристики позволяют нам плавить самые тугоплавкие материалы. Но самая важная особенность нашей установки в том, что электронный пучок направляется на обрабатываемую поверхность не прямолинейно, а с поворотом на 270 градусов. Такое решение позволяет нам защитить катод и высоковольтную область электронной пушки от паров и мелких капель от обрабатываемого материала. Данная технология запатентована нами в России».

Специалисты подчеркнули, что им удалось достаточно просто и с малыми энергозатратами получить композиты из разных боридов, управлять процессом синтеза. В будущем, меняя соотношение состава (стехиометрию), можно регулировать ослабление того или иного вида излучения. Композиционные материалы, где в составе больше вольфрама, будут лучше поглощать гамма-излучение, где больше бора — нейтронное излучение.

Алексей Анчаров обратил внимание и на то, что разрабатываемая технология позволит делать как большие, так и маленькие детали, причем любой формы. Более того, если оборудовать электронную пушку специальным соплом, из которого выдувается порошок, то, попадая в зону нагрева, он будет наплавляться на поверхность. Технология наплавления схожа с принципом работы краскопульта: защитный слой просто напыляется на уже существующее изделие, например, стенки контейнеров для перевозки и хранения радиоактивных отходов.

Постоянный адрес новости: eadaily.com/ru/news/2019/09/16/uchenye-nashli-sposob-usilit-bezopasnost-perevozki-radioaktivnyh-othodov
Опубликовано 16 сентября 2019 в 01:42
Наука в Сибири
Добавьте EAD в свои источники:Яндекс-Новости Google News
Все новости
Загрузить ещё
Опрос
Верите ли Вы, что на выборах президента Белоруссии не было нарушений?
Результаты опросов
Одноклассники
ТОП-10
  • Сутки
  • Неделя
  • Месяц
  1. Осенью коронавирус будет поражать самых «сознательных» граждан — эксперт 23464
  2. «Нафтогаз» сорвал проект превращения Украины в хаб для СПГ из США 22931
  3. Родченков сдал американских спортсменов 16373
  4. Лукашенко: Владимир Путин прислал письмо с фактами о задержанных 14541
  5. «Северный поток — 2» может успеть раньше новых санкций США 9769
  6. Без приключений Литве скучно — она занялась взращиванием своего могильщика 8728
  7. Лукашенко в тупике, Москва снова переиграла Минск — интервью с экспертом 8222
  8. Умер военный преступник Андрей Гергерт, главарь «Правого сектора» 7339
  9. Лидер боснийских мусульман пригрозил сербам новой войной 5728
  10. «Жаль, что Штаты не помогли». Западные СМИ о выборах в Белоруссии 5715
  1. Мир предупредили о катастрофе страшнее Covid-19: события ночи 7 августа 320495
  2. Лукашенко в тупике, Москва снова переиграла Минск — интервью с экспертом 237053
  3. CNBC: Пока США заняты Китаем, главный сюрприз Западу сделает Путин 109290
  4. Выборы в Белоруссии — 9 августа точка поставлена не будет 100425
  5. Лукашенко и Путин играют пьесу в четыре руки, но один из них этого не знает 91506
  6. Стало известно отношение младшего сына Лукашенко к власти 68496
  7. Умер военный преступник Андрей Гергерт, главарь «Правого сектора» 62459
  8. Гейтс предупредил мир о катастрофе, которая будет хуже коронавируса 61231
  9. Осенью коронавирус будет поражать самых «сознательных» граждан — эксперт 61191
  10. Из прибывшей на Донбасс бригады ВСУ разбежалась половина личного состава 55381
  1. От Харькова до Львова: Зеленский в трех днях от Большой гражданской войны 397290
  2. В ВОЗ считают, что «загадочная казахская пневмония» — это все же Covid-19 357725
  3. Мир предупредили о катастрофе страшнее Covid-19: события ночи 7 августа 320495
  4. Лукашенко в тупике, Москва снова переиграла Минск — интервью с экспертом 237053
  5. CNBC: Пока США заняты Китаем, главный сюрприз Западу сделает Путин 177614
  6. Рекордную закупку КНР сравнили с «русским зерновым ограблением» США в 70-х 172445
  7. Алиев: Кричали тысячи, а обратились в военкоматы только полторы сотни 154926
  8. Кадыров и его 14 детей ответили Помпео: «Мы принимаем бой» 154738
  9. Израиль хочет строить в Чечне центры для беженцев из Африки 132753
  10. Умер военный преступник Андрей Гергерт, главарь «Правого сектора» 121546