Samarbetar med studenter från National Research Nuclear University MEPhI (Ryssland), forskare från Kurchatov Institute (Ryssland) har använt ny teknik för att förlänga livslängden för VVER-440-reaktorn upp till 45 år, sparar kostnaden för demontering av de gamla fartygen. Resultaten av forskningen publicerades i Journal of Nuclear Materials .
Ett vatten-vatten energiskt reaktorkärl, den mest populära typen av reaktor i världen, VVER-440 är en av de viktigaste enheterna i ett kärnkraftverk. Dess säkerhet och driftseffektivitet definierar till stor del säkerhetsnivån för kärnkraftverket.
Vid drift, ett reaktorkärl utsätts för snabb neutronexponering, vilket resulterar i strålningshärdning (förlust av plasticitet) i reaktorns basmetaller på grund av bildandet av strålningsinducerade defekter och faser i nanoskala.
På grund av reaktorkärlets exponering för strålning och driftstemperatur (~ 300 о С), segregeringar av orenhetselement bildas på korngränser, vilket resulterar i en minskad styrka av dessa korngränser. Bildandet av skadliga föroreningssegregationer i korngränserna resulterar i minskat sprickmotstånd i metallerna.
Detta begränsar livscykeln för reaktorkärlet, eftersom sannolikheten för en spröd fraktur vid återfyllning med kallt vatten i nödsituationer ökar med tiden. 1991, för att förlänga livslängden för VVER-440-reaktorkärlet, forskare genomförde en återvinningsglödgningsprocess på ett antal av dessa kärl, vilket förlänger deras livslängd upp till 45 år.
Forskare säger att för att förlänga reaktorns livslängd upp till 60 år, de skulle behöva utföra en andra återvinningsglödgningsprocess efter att ha genomfört preliminära studier av strukturen och de mekaniska egenskaperna hos en reaktors basmetaller, en som varit i drift länge efter den första glödgningen.
Tekniken för återvinningsglödgning utvecklades och patenterades vid Kurchatov-institutet. Det kräver en viss temperatur, hålltid, en uppvärmningshastighet till olika glödgningstemperaturer som krävs för olika steg, och en kylningshastighet.
Metoden bygger på att skära ut prover, eller mallar, från den inre ytan av funktionella VVER-440-kärl och genomför omfattande studier, återglödgning och omstudie av dessa mallar.
"Det är viktigt att genomföra detta förfarande så att vi kan ge rekommendationer om ytterligare förlängning av reaktorkärlets livslängd och bestämma hastigheten för efterglödgning av strålningskrossning, sa Yevgeniya Kuleshova, Professor vid MEPhI:s Institute of Nuclear Physics and Engineering.
Forskarna hävdar att denna nya metod kan förlänga livslängden för dessa reaktorer upp till 60 år, På så sätt sparas de avsevärda kostnaderna för att demontera gamla reaktorer och bygga nya.
"Genom återglödgning av denna teknik resulterar det i upplösning av strålningsinducerad nederbörd och defekter samt spannmålsgränssegregeringar, "Uppgav Kuleshova." Detta leder till att de ursprungliga egenskaperna och strukturerna för basmetallerna återställs, öka deras livslängd. Det är därför vi behöver veta mer om strukturen och de mekaniska egenskaperna hos reaktorkärlets basmetaller i olika skeden av deras livslängd, inklusive efter återglödgning."
Under denna forskning, forskare använde moderna högupplösta metoder, såsom transmissions- och rasterelektronmikroskopi, atomsondstomografi och Auger-elektronspektroskopi. För att bestämma nivån på metallernas strålningsförsprödning, undersökningar utförde mekaniska tester på statisk spänning och slagböjning.
"Medverkan av MEPhI-studenter i den här forskningen visar på kopplingen ryska studenter har med verklig vetenskap och ekonomi, vilket gör att de kan arbeta med vetenskaplig utveckling och lösa storskaliga problem medan de fortfarande studerar vid universitetet, ", sade Kuleshova. "Detta ökar deras kunskaps- och kompetensnivåer, och gynnar landets ekonomi."
