Российские учёные создали сталь, способную выдерживать температуры в два раза выше обычных

Российские исследователи представили аустенитную сталь, способную работать при температурах до 600°С — почти в два раза выше стандартных конструкционных материалов для атомной энергетики, сообщает пресс-служба Росатома. Материал предназначен для реакторов на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем, таких как БРЕСТ-ОД-300, и сочетает в себе высокую термическую стабильность с коррозионной стойкостью.

«Полученный материал сочетает в себе радиационную и коррозионную стойкость, термическую стабильность при температурах до 600°С и превосходит длительную прочность эталонной стали, используемой на современных атомных электростанциях», — пояснил директор Института материаловедения ЦНИИТМАШ Сергей Логашов.

Для сравнения: штатные реакторы ВВЭР работают при температуре 320–350°С, а максимальная температура металла в обычных элементах конструкции редко превышает 300–350°С.

Разработка ведется в рамках проекта «Прорыв», который направлен на внедрение замкнутого ядерного топливного цикла (ЗЯТЦ). Новый материал позволит безопасно работать со свинцовым теплоносителем, предотвращая деградацию конструкции и увеличивая срок службы оборудования.

Для сборки ответственного оборудования в ЦНИИТМАШ испытана технология лазерной сварки аустенитных и мартенситно-ферритных сталей. Были испытаны как однородные, так и разнородные сочетания металлов, необходимые для реакторных конструкций. Результаты показали, что лазерная сварка увеличивает скорость производства и обеспечивает качество сварки, соответствующее отраслевым стандартам, превосходящее традиционные методы дуговой сварки. Технология совместима с энергоблоками ВВЭР и РИТМ, что упрощает внедрение новых компонентов без глобальной реструктуризации реакторных систем.

Перспективный ядерный комплекс БРЕСТ-ОД-300 включает в себя модуль переработки облученного смешанного уран-плутониевого топлива и сборки новых твэлов. Это продемонстрирует техническую возможность замкнутого ядерного топливного цикла и сократит количество радиоактивных отходов. Проект объединяет несколько отраслевых институтов и направлен на промышленное внедрение новых технологий.

Параллельно инженеры Росатома разрабатывали элементы конструкции высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов с использованием углерод-углеродных композиционных материалов. Испытания показали стабильность при 1300°С и сохранение прочности при кратковременных пиках до 1600°С. В этих реакторах в качестве теплоносителя используется гелий для производства перегретого пара с температурой до 750°C для турбин, что повышает эффективность выработки электроэнергии.

«Сочетание новых материалов и технологий сварки создает прочную научно-техническую основу атомной энергетики четвертого поколения», — отмечают разработчики.

Новые решения решают ключевые проблемы термического воздействия и коррозии свинца и гелия в качестве охлаждающих жидкостей. Испытания аустенитной стали и углерод-углеродных композитов показывают движение к более эффективным, безопасным и долговечным реакторным системам.