Samenwerken met studenten van de National Research Nuclear University MEPhI (Rusland), wetenschappers van het Kurchatov Institute (Rusland) hebben nieuwe technologie gebruikt om de levensduur van de VVER-440-reactor te verlengen tot 45 jaar, de kosten van de ontmanteling van de oude schepen te besparen. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het Journal of Nuclear Materials .

Een water-water energetisch reactorvat, het meest populaire type reactor ter wereld, de VVER-440 is een van de belangrijkste eenheden in een kerncentrale. De veiligheid en operationele efficiëntie bepalen grotendeels het veiligheidsniveau van de kerncentrale.

Tijdens het werken, een reactorvat wordt blootgesteld aan snelle neutronenblootstelling, wat resulteert in stralingsverharding (verlies van plasticiteit) in de basismetalen van de reactor als gevolg van de vorming van door straling veroorzaakte defecten en fasen op nanoschaal.

Vanwege de blootstelling van het reactorvat aan straling en bedrijfstemperatuur (~ 300 ^van ), segregaties van onzuiverheden worden gevormd op korrelgrenzen, wat resulteert in een verminderde sterkte van deze korrelgrenzen. De vorming van schadelijke segregatie van onzuiverheden in korrelgrenzen resulteert in verminderde scheurvastheid in de metalen.

Dit beperkt de levensduur van het reactorvat, omdat de kans op een brosse breuk bij het opnieuw vullen met koud water in geval van nood in de loop van de tijd toeneemt. In 1991, om de levensduur van het VVER-440 reactorvat te verlengen, wetenschappers voerden een herstelgloeiproces uit op een aantal van deze schepen, waardoor hun levensduur wordt verlengd tot 45 jaar.

Onderzoekers zeggen dat om de levensduur van de reactor tot 60 jaar te verlengen, ze zouden een tweede herstelgloeiproces moeten uitvoeren na het uitvoeren van voorbereidende studies van de structuur en mechanische eigenschappen van de basismetalen van een reactor, een die al lang in bedrijf is na de eerste gloeiing.

De technologie voor herstelgloeien is ontwikkeld en gepatenteerd door het Kurchatov Institute. Het vereist een bepaalde temperatuur, tijd vasthouden, een verwarmingssnelheid tot verschillende gloeitemperaturen die nodig zijn voor verschillende stadia, en een afkoelsnelheid.

De methode is gebaseerd op het uitsnijden van monsters, of sjablonen, van het binnenoppervlak van functionele VVER-440-vaten en het uitvoeren van uitgebreide onderzoeken, het opnieuw gloeien en opnieuw bestuderen van deze sjablonen.

"Het is essentieel om deze procedure uit te voeren, zodat we aanbevelingen kunnen doen over het verder verlengen van de levensduur van het reactorvat en het bepalen van de mate van brosheid van straling na uitgloeien, " zei Jevgenia Kuleshova, Professor aan MEPhI's Institute of Nuclear Physics and Engineering.

De onderzoekers beweren dat deze nieuwe methode de levensduur van deze reactoren kan verlengen tot 60 jaar, waardoor de aanzienlijke kosten van het ontmantelen van oude reactoren en het bouwen van nieuwe worden bespaard.

"Het opnieuw uitgloeien met deze technologie resulteert in het oplossen van door straling veroorzaakte neerslag en defecten, evenals segregatie van de korrelgrenzen, " verklaarde Kuleshova. "Dit leidt tot het herstel van de oorspronkelijke eigenschappen en structuren van de onedele metalen, hun levensduur verlengen. Daarom moeten we meer weten over de structuur en mechanische eigenschappen van de basismetalen van het reactorvat in verschillende stadia van hun levensduur, ook na opnieuw gloeien."

In de loop van dit onderzoek, wetenschappers gebruikten moderne methoden met hoge resolutie, zoals transmissie- en rasterelektronenmicroscopie, atoomsondetomografie en Auger-elektronenspectroscopie. Om het niveau van de stralingsbrosheid van de metalen te bepalen, onderzoeken voerden mechanische tests uit op statische spanning en impactbuiging.

"De deelname van MEPhI-studenten aan dit onderzoek toont de connectie die Russische studenten hebben met echte wetenschap en de economie, waarmee ze tijdens hun studie aan de universiteit kunnen werken aan wetenschappelijke ontwikkelingen en grootschalige problemen kunnen oplossen, " zei Kuleshova. "Dit verhoogt hun kennis- en competentieniveau, en komt de economie van het land ten goede."