• USD 63.72 -0.17
  • EUR 70.42 -0.28
  • BRENT 63.62 +1.92%

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
Все новости

21.11.2019

Загрузить ещё
Одноклассники
ТОП-10
  • Сутки
  • Неделя
  • Месяц
  1. Вовк о приезде Ротару: Понимаю, деньги нужны, но совесть-то должна быть? 45047
  2. В Южно-Китайском море зафиксирован взрыв мощностью до 20 килотонн. АПЛ США? 10179
  3. Ашота Боляна убили в Москве прицельными выстрелами в голову: подробности 9930
  4. На Красной площади задержали приехавшую с Украины «жену Путина» 7972
  5. Молдавия не планирует отдавать долг «Газпрому» 7676
  6. Непотопляемый Зиганшин: подрядчик Восточного накопил «космические» долги 5433
  7. Дуров объяснил, почему надо избавиться от WhatsApp: события ночи 21 ноября 4652
  8. «Отомстим!»: в Калининградской области найдена ещё одна нацистская вывеска 4487
  9. Трассу «Северного потока-2» в водах Дании осмотрели перед укладкой 3811
  10. В Японии фильм «Т-34» побил рекорды проката российских картин 3697
  1. Никита Михалков ответил на вопрос, что будет после Путина 96682
  2. Вовк о приезде Ротару: Понимаю, деньги нужны, но совесть-то должна быть? 88413
  3. СМИ: Воры в законе съедутся в Армению обсудить закон о борьбе с ними 78645
  4. Ашота Боляна убили в Москве прицельными выстрелами в голову: подробности 46482
  5. Собчак в Киеве сказала лишнего, теперь её проверят на экстремизм 31285
  6. Казахстан покидает все больше людей: уезжают в основном в Россию 27574
  7. Портрет «амурского стрелка»: игроман, фанат Кобейна, вырос без отца 21139
  8. В Польше ждут мести «Газпрома» 19487
  9. Нацистку из «Правого сектора» взбесил звонок в студию из Луганска 18212
  10. Посольство США разочаровано решением парламента Грузии 17399
  1. В США одобрили передачу Калининградской области Польше 128629
  2. Никита Михалков ответил на вопрос, что будет после Путина 96682
  3. Вовк о приезде Ротару: Понимаю, деньги нужны, но совесть-то должна быть? 88413
  4. СМИ: Воры в законе съедутся в Армению обсудить закон о борьбе с ними 78645
  5. СМИ: Азербайджанские военные вторглись на территорию Грузии 70721
  6. Назарбаев на встрече с Зеленским признался, что неравнодушен к Украине 57945
  7. Будет две Украины, а Армению мы не бросим — интервью с Сергеем Карагановым 51720
  8. Фиаско оптимизаторов: залить деньгами образование и медицину не вышло 50189
  9. ЧП у побережья Израиля: российскую подлодку попросили удалиться 49433
  10. Ашота Боляна убили в Москве прицельными выстрелами в голову: подробности 48860