13/09/2019
ИЯФ СО РАН
Найден способ усилить безопасность при перевозке радиоактивных отходов
632
Современные технологии требуют новых материалов, все более усовершенствованных, мультифункциональных, с теми или иными ярко выраженными свойствами. Специалисты Института химии твердого тела и механохимии СО РАН (ИХТТМ СО РАН) совместно с Институтом ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ 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. Результаты опубликованы в Известиях РАН.
Сегодня многим отраслям промышленности, наукоемким производствам требуются материалы, обладающие новыми качественными характеристиками, комбинирующие в себе несколько свойств – повышенную прочность, высокую теплопроводность, термостойкость и др. Именно поэтому развитию технологий создания новых материалов уделяется повышенное внимание. Композиционные, полимерные, наноуглеродные материалы и керамика с высокими качественными характеристиками могут дать сильный импульс развития промышленности, медицины, сфере информационных технологий и многим другим областям, напрямую влияющим на качество жизни человека.
Например, 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. Защитное покрытие контейнеров должно ослаблять поток гамма- и нейтронного излучений, при этом выдерживать высокие температуры и обладать высокими прочностными характеристиками. Атомной промышленности необходимы материалы, которые соединяли бы в себе лучшие свойства металлов и самых тугоплавких соединений – оксидов, карбидов, боридов.
Над этой задачей 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 – рассказывает 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».
Микрофотография боковой поверхности излома высокотемпературного композиционного материала на основе боридов вольфрама. Иллюстрация предоставлена А.И. Анчаровым.
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, – рассказывает научный сотрудник ИЯФ СО РАН Юрий Семенов. – При фокусировке электронного пучка меньше одного миллиметра в диаметре, мы получаем мощность около100 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 отметили, 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 также отметил, 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.
Источники
Найден способ усилить безопасность при перевозке радиоактивных отходов
Найден способ усилить безопасность при перевозке радиоактивных отходов
Ученые Академгородка нашли способ повысить безопасность контейнеров под радиоактивные отходы
Найден способ усилить безопасность при перевозке радиоактивных отходов
Ученые в Новосибирске разработали новый материал для контейнеров радиоактивных отходов
Ученые нашли способ усилить безопасность при перевозке радиоактивных отходов
Найден способ усилить безопасность при перевозке радиоактивных отходов
Устойчивый к радиации материал
Ученые нашли способ усилить безопасность при перевозке радиоактивных отходов
Сибирские учёные смогли улучшить защиту от радиации
Ученые нашли способ усилить безопасность перевозки радиоактивных отходов - "Россия"
Ученые нашли способ усилить безопасность перевозки радиоактивных отходов
Ученые нашли способ усилить безопасность перевозки радиоактивных отходов
Ученые нашли способ усилить безопасность перевозки радиоактивных отходов
Сибирские ученые создали уникальный сплав для перевозки радиоактивных отходов
В Новосибирске выяснили, как усилить безопасность при перевозке отходов АЭС
Новосибирскими учеными найден способ безопасной перевозки радиоактивных отходов
Пульс дня Новосибирска
Новосибирские ученые разработали новую защиту от радиации
Новосибирские ученые разработали новую защиту от радиации
Новосибирские ученые разработали новую защиту от радиации
В Сибири получили композиты, усиливающие безопасность перевозки радиоактивных отходов
Новую защиту от радиации разработали ученые Новосибирска
В Сибири получили композиты, усиливающие безопасность перевозки радиоактивных отходов
Российские ученые исследуют 3D-печать защитных антирадиационных покрытий
В Новосибирске выяснили, как усилить безопасность при перевозке отходов АЭС
Сплав, задерживающий радиацию, создали новосибирские ученые
Сплав, задерживающий радиацию, создали новосибирские ученые
Сплав, задерживающий радиацию, создали новосибирские ученые
Сплав, задерживающий радиацию, создали новосибирские ученые
Найден способ усилить безопасность при перевозке радиоактивных отходов
Похожие новости
-
06/06/2017
Ученые СО РАН за несколько минут расплавили самый тугоплавкий материал
Ученые Института ядерной физики им. Г.И. Будкера совместно с коллегами из Института химии твердого тела и механохимии разработали новую технологию получения изделий из карбида гафния - самого угоплавкого материала в мире. 2006
-
21/10/2019
Как делают науку в Сибири
Чем живет сибирская наука? Обычно мы слышим об ученых либо в связи с прорывными и особо интересными открытиями. Либо благодаря созданию новых научных объектов, таких как ЦКП СКИФ. Либо, как это ни печально, из-за каких-либо конфликтов. 1227
-
01/06/2020
Российские ученые создали уникальный материал для аэрокосмической промышленности
Керамический материал, который обладает самой высокой температурой плавления среди всех известных соединений, удалось разработать группе ученых НИТУ МИСиС. В ходе реализации проекта "Синтез и искровое плазменное спекание сверхвысокотемпературной керамики для аэрокосмической промышленности" удалось получить соединение HfC0. 439
-
20/02/2019
Новосибирские ученые исследовали воздействие мощного терагерцового излучения на мышечные ткани
Ученые Института химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН (ИХКГ СО РАН) и Новосибирского государственного медицинского университета совместно с коллегами из Института ядерной физики им. 1325
-
21/07/2020
Минобрнауки РФ намерено модернизировать приборную базу Института ядерной физики СО РАН
Приборная база Института ядерной физики СО РАН нуждается в обновлении. Об этом сообщил министр науки и высшего образования Валерий Фальков во время визита в Новосибирскую область. По его словам, модернизация нужна сейчас, поскольку при участии института реализуется масштабный проект по созданию синхротрона “Сибирский кольцевой источник фотонов” (СКИФ). 351
-
08/06/2017
Ученые СО РАН и Японии вырастили нанотрубки на поверхности искусственных алмазов без графена
Ученые из институтов Сибирского отделения РАН и Университета Тохоку (Япония) создали технологию выращивания углеродных нанотрубок на поверхности искусственных алмазов без добавления графена. Как рассказал ведущий научный сотрудник Института химии твердого тела и механохимии СО РАН Борис Бохонов, метод отличается тем, что алмазы не требуют предварительной обработки, и может использоваться для элементов микросхем и устройств памяти. 15783
-
06/02/2020
Новосибирские ученые опубликовали единый обзор расчетных методов исследования фазовых переходов органических веществ при высоких давлениях
Исследователи лаборатории физико-химических основ фармацевтических материалов Факультета естественных наук НГУ и Института химии твердого тела и механохимии СО РАН составили единый обзор существующих расчетных методов для исследования фазовых переходов органических веществ при высоких давлениях. 458
-
14/03/2019
Как реализовать возможности российского рынка многокомпонентных материалов
Недавняя новость о том, что из-за международных санкций российские авиастроители не смогут получать из США компоненты, необходимые для выпуска отечественного лайнера МС-21, вызвала бурное обсуждение, так или иначе связанное с проблемой преодоления зависимости от импорта. 971
-
05/03/2020
Ученые обработали уголь из Тувы электронным пучком
Специалисты трех российских институтов (Института химии твердого тела и механохимии СО РАН, Тувинского института комплексного освоения природных ресурсов СО РАН и Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН) провели серию экспериментов по облучению образцов угля из Каа-Хемского угольного месторождения (Республика Тыва) на промышленном ускорителе электронов ИЛУ-6. 703
-
27/02/2020
Новосибирские ученые обнаружили первый случай сохранения пластичности кристаллов органических веществ при экстремально низких температурах
Ученые лаборатории физико-химических основ фармацевтических материалов Факультета естественных наук НГУ и Института химии твердого тела и механохимии СО РАН экспериментально предсказали и показали пластичность кристаллов кислого малеата L-лейциния, сохранявшуюся при температуре –196 C°. 652