Жаңа буын реакторларын құру ондаған жылдар бойы экстремалды жағдайларда жұмыс істей алатын материалдарсыз мүмкін емес. Жоғары температура, қарқынды радиациялық әсер және агрессивті салқындатқыштар оларға ерекше талаптар қояды. Қазақстан Республикасы Ұлттық ядролық орталығының филиалы – «Атом энергиясы институтының» радиациялық материалтану зертханасының бастығы Ержан Ернатұлы Сапатаев ғалымдардың болашақ құрылымдық материалдардың сенімділігін қалай тексеретінін және бұл жұмыстағы Қазақстан Республикасы Ұлттық ядролық орталығының рөлін түсіндіреді.
– Ержан Ернатұлы, неліктен материалтану қазіргі заманғы атом энергетикасын дамытудың негізгі бағыттарының бірі болып саналады?
– Бүгінгі таңда әлемдік атом саласы жаңа буын реакторларын әзірлеу және енгізу, сондай-ақ термоядролық технологияларды дамыту сатысында тұр. Мұндай қондырғылар қолданыстағы энергетикалық реакторларға қарағанда әлдеқайда күрделі жағдайларда жұмыс істеуі керек, сондықтан құрылымдық материалдарға түбегейлі жаңа талаптар қойылады.
Болашақ реакторлардың сенімділігі, қауіпсіздігі және ұзақ мерзімділігі көбінесе материалдардың қасиеттеріне байланысты. Сондықтан жаңа қорытпалар мен композиттерді құру және кешенді сынау қазіргі заманғы атом ғылымының маңызды міндеттерінің бірі болады.
– Перспективалы реакторлардың ішіндегі материалдар қандай жүктемелерге ұшырайды?
– Реактор қондырғыларының ішінде материалдар бірден бірнеше факторларға ұшырайды.
Ең алдымен, бұл жоғары температура, олар 500-ден 1000 °C-қа дейін және одан жоғары болуы мүмкін.
Екінші фактор – қарқынды нейтрондық сәулелену. Нейтрондар ағынының әсерінен металдың құрылымы өзгереді, бұл оның ісінуіне және беріктік сипаттамаларының төмендеуіне әкелуі мүмкін.
Сонымен қатар, құрылымдық материалдар агрессивті жылутасымалдағыштармен байланыста өз қасиеттерін сақтауы керек. Жаңа буын реакторларында судың орнына сұйық натрий, қорғасын-висмут немесе жоғары температуралы гелий қолданылуы мүмкін, бұл металға айтарлықтай күшті әсер етеді.
Материалтанушылардың міндеті – мұндай жағдайларды модельдеу, эксперименттік үлгілердің беталысын зерттеу және олардың ұзақ уақыт бойы қаншалықты сенімді жұмыс істей алатынын анықтау.
– Бұл зерттеулерде Қазақстан Республикасының Ұлттық ядролық орталығы қандай рөл атқарады?
– Қазақстан Республикасының Ұлттық ядролық орталығында бұрынғы Семей сынақ полигонының базасында қалыптастырылған бірегей зерттеу инфрақұрылымына ие.
Осының арқасында ҚР ҰЯО атом энергетикасына арналған перспективалы материалдарға кешенді зерттеулер жүргізілетін ғылыми алаңдардың бірі болады. Орталықтың мүмкіндіктері болашақ реактор қондырғыларының нақты жұмыс жағдайларын жаңғыртуға және жаңа құрылымдық материалдарды әзірлеу үшін қажетті эксперименттік деректерді алуға мүмкіндік береді.
– ИВГ.1М зерттеу реакторы қандай мүмкіндіктер береді?
– ИВГ.1М зерттеу реакторында перспективалы материалдарға реакторішілік сынақтар жүргізіледі.
Эксперименттік үлгілер арнайы ампулаларға тікелей реактордың активті аймағына орналастырылады, онда нақты нейтрондық сәулелену спектрлері мен жоғары жылу жүктемелері бір уақытта қайталанады.
Мұндай зерттеулер барысында мамандар қазіргі заманғы ферриттік-мартенситтік және аустениттік болаттардың, сондай-ақ жаңа буын реакторлары үшін перспективалы құрылымдық материалдар ретінде қарастырылатын дисперсті-оксидпен нығайтылған материалдардың беталысын зерттейді.
– ИГР зерттеу реакторы қандай мәселелерді шешеді?
– ИГР импульстік графит реакторы өтпелі және апаттық режимдердегі материалдар мен құрылымдық элементтердің әрекетін зерттеу үшін қолданылады.
Жоғары қуатты қысқа м…