Новый инструмент для проверки материалов на радиационную стойкость

Новый инструмент для проверки материалов на радиационную стойкость

Новоизобретенный метод определения радиационной стойкости материалов с помощью пучков ускоренных атомов предложили сотрудники Томского политехнического университета

Новоизобретенный метод определения радиационной стойкости
материалов с помощью пучков ускоренных атомов предложили
сотрудники Томского политехнического университета. Открытие
ученых не имеет аналогов в мире. Исследование было представлено
на VII Международном конгрессе «Потоки энергии и радиационные
эффекты» (EFRE-2020), который проходит в Томске.

Основной принцип работы изобретенного инструмента – имитационное
облучение пучками ускоренных атомов. Они повторяют воздействие
нейтронного излучения ядерного реактора на материал за
минимальное время, что позволяет с большей достоверностью
предсказать, насколько материал устойчив к радиации. Такой способ
решает важную проблему радиационного материаловедения – повышение
устойчивости материалов, которые не должны ощутимо менять свои
свойства за все время использования в реакторе. Радиационное
повреждение конструкций происходит из-за того, что каждый атом
кристаллической решетки элементов ядерного реактора подвержен до
100-200 смещениям, что приводит к изменению их положения. Низкая
радиационная стойкость конструкционных, а именно тепловыделяющих
элементов реактора может спровоцировать потерю управляемости
развития ядерной реакции и даже взрыв реактора.

По словам профессора отделения материаловедения ТПУ Александра
Пушкарева, имитационное облучение пучками заряженных частиц в
отличие от нейтронного облучения значительно сокращает время
исследования материалов. «Сейчас вместо нейтронного облучения
используют имитационное облучение пучками заряженных частиц. Оно
воссоздает те же условия, что и в ядерном реакторе, то же
количество радиационных повреждений, однако радиационную
нагрузку, которую получает материал в ядерном реакторе,
получается набрать за несколько часов вместо нескольких лет», —
отметил он.

Техника имитационного облучения уже имела применение на практике
при помощи электронных пучков и ионных пучков. Такие способы
снижают достоверность результатов исследований радиационной
стойкости материалов. Ученые ТПУ предложили проводить облучение с
пучками ускоренных атомов. Процесс их формирования с помощью
генератора мощных ионных пучков разработал профессор Геннадий
Ремнев.

Открытие сотрудников Томского политехнического университета стало
уникальным инструментом для радиационного материаловедения.
Преимущество техники — быстрая способность набрать дозу,
аналогичную дозе облучения в ядерном реакторе, и затратить на
формирование дефектов значительно меньше энергии. «Кроме того,
механизмы формирования радиационных дефектов в металлах при
облучении ускоренными атомами и нейтронами очень близки. Это
позволяет повысить достоверность исследований», — подчеркнул
Александр Пушкарев. В перспективе нейтронные пучки можно будет
применять в медицине, радиационном материаловедении и других
направлениях.

Исследования ведут профессор отделения материаловедения
ТПУ Александр Пушкарев, аспирант отделения
материаловедения Артем Прима и доцент Инженерной школы
энергетики ТПУ Юлия Егорова, а также ученые из Даляньского
политехнического университета (Китай).

Иллюстрация: ускоритель ТЕМП-4.

Источник: news.tpu.ru

Источник: scientificrussia.ru