У Мічиганському університеті успішно змоделювали ядерну тіньову корозію

Понад пів століття вчені намагаються вирішити проблему «тіньової корозії», притаманної реакторам з кип’ячою водою (BWR), які складають третину ядерних енергетичних установок у Сполучених Штатах Америки. І от нарешті науковці Мічиганського університету у лабораторних умовах змогли зімітувати процес, що виникає на поверхнях паливних каналів біля сталевої стрижневої системи управління і захисту (СУЗ).

Тіньова корозія впливає на паливні стрижні та паливні канали з цирконієвого сплаву, створюючи зображення прилеглих деталей на їх поверхні. Це навіть може призвести до утворення отворів та деформувати канали між тепловиділяючими збірками, потенційно перешкоджаючи регулюванню потужності реактора.

«Досі тіньова корозія ніколи не відтворювалася в лабораторних експериментах в автоклаві, тому що був потрібний одночасний ефект опромінення. Експеримент університету Мічигану змоделював реальну ситуацію», – зазначає представник General Electric Рауль Ребак.

Іонні пучки дозволяють випробовувати ядерні матеріали приблизно в тисячу разів швидше і за тисячну частину вартості у порівнянні з дослідницькими реакторами. Пучки іонів продукують інтенсивніше випромінювання, прискорюючи старіння ядерних матеріалів. Однак більшість іонно-променевих лабораторій не можуть відтворити всі необхідні для тіньової корозії умови.

Для досягнення цієї мети в Мічиганській лабораторії іонних пучків було розроблено спеціальний високотемпературний водний осередок під високим тиском, що відтворює середовище активної зони реактора.

Контакт між паливними стрижнями з цирконію та нікелевим сплавом опорної конструкції створює напругу, яка викликає реакцію корозії. Але для завершення ланцюга потрібне випромінювання, яке розщеплює молекули води, виробляючи реактивніші речовини, такі як перекис водню. Вони утворюються на поверхні нікелевого сплаву, а потім дифундують до поверхні цирконієвого сплаву, прискорюючи його корозію.

«Цей експеримент дозволить вивчити проблему досконало, щоб зрозуміти процеси, а потім розробляти рішення для їх усунення», – підкреслив Гарі Вас, директор лабораторії ядерної інженерії.

За інформацією phys.org