14.625.21.0007

Создание конструкционного материала для обеспечения проектирования, разработки и создание транспортабельных АЭС малой мощности (в том числе, типа «ядерная батарейка») для мобильного и стационарного энергообеспечения технологических процессов и автономных потребителей в удаленных, труднодоступных и арктических регионах, а также нужд МЧС со сроком службы не менее 80-100 лет.

.

Ожидаемые результаты реализации новых технологий носят прорывной характер и заключаются в разработке нового класса малоактивируемых материалов на основе радиационностойких свариваемых титановых сплавов для оборудования ЯЭУ малой млщности, обладающих высокой коррозионной стойкостью в условиях водяного теплоносителя первого контура ЯЭУ, в создании на основе этих материалов экологически безопасных атомных энергоблоков, в разработке и промышленном освоении титановых материалов с быстрым спадом наведенной активности. Новизна разработки заключается в создании нового класса реакторных материалов, которые обеспечат возможность серийного промышленного производства атомных энергетических модулей высокой заводской готовности, обеспечив следующие эксплуатационные и технологические характеристики:
• высокую коррозионную стойкость и теплостойкость в среде теплоносителя при температурах до 4000С и ограниченного ресурса при 4500С ;
• радиационную стойкость конструкционного материала за счет отсутствия хрупко-вязкого перехода в исходном и облученном состоянии до флюенса (1÷1,5)×1020 н\см2 в интервале рабочих температур и при кратковременных сверхкритических параметрах;
• низкую склонность к радиационному распуханию;
• низкую активируемость и высокий темп снижения наведённой активности до безопасного уровня в течение 35-50 лет после окончания эксплуатации;
• высокую удельную прочность;
• отсутствие необходимости антикоррозионной наплавки и связанного с ней трудоемкого комплекса технологических операций.

Для исследования экспериментальных составов поковок и макетного образца были использованы и разработаны методика расчета активируемости и времени снижения активности до безопасного уровня, методики расчета повреждающей дозы для тяжелоионного и нейтронного облучения титановых сплавов, методика имитационного тяжелоионного облучения титановых сплавов, программный комплекс DEFORM 3D для моделирования технологических параметров горячей деформации титановых сплавов с целью обеспечения заданного уровня механических характеристик, методики исследования микро-и и наноструктуры с использованием оптической и электронной микроскопии, атомной томографии, энергодисперсионного микроанализа химического состава облученных испытательных образцов. 

На 4 этапе проекта «Исследования макета из титанового сплава» были выполнены следующие работы:

- определены  температурные и дозовые зависимости механических свойств (σв, σ0,2, δ, ψ), и ударной вязкости KCU опытных композиций поковок из титановых сплавов от величины флюенса путем проведения серийных испытаний экспериментальных образцов;

- определены характеристики радиационной стойкости опытных композиций поковок из титановых сплавов  в условиях нейтронного облучения до флюенса (1÷1,5)×10²⁰ н/см² в интервале рабочих температур и при кратковременных сверхкритических параметрах по результатам серийных испытаний температурных и дозовых зависимостей;

- изготовлен макетный образец цилиндрической обечайки из  титанового сплава композиции Ti-5Al-2,7Mo-3Zr.

- разработана  программа  и методики  испытаний макетного образца.

- проведены  исследовательские  испытания  макетного образца, в том числе определение механических свойств (σ_0,2, σ_в, δ, ψ, KCU) макета цилиндрической обечайки при комнатной температуре и температуре эксплуатации, кратковременные механические свойства, в том числе σ_0,2, σ_в, δ, ψ, KCU при температурах 300 °С, 350℃ и 400 °С.

- проведены патентные  исследования;

- выполнена модернизация технологического оборудования.

Результаты выполненных исследований являются основой для завершающих  работ в рамках проекта. Изготовленный макет цилиндрической обечайки будет использован для комплексных структурных исследований макетного образца, разработки технических требований по разработке,  производству и эксплуатации титановых цилиндрических полуфабрикатов по требованиям  Индустриального партнера, разработки проекта  ТУ на  химический состав термически стабильного радиационно- стойкого титанового сплава.

Разработанные состав конструкционного материала с повышенными характеристиками теплостойкости, радиационной стойкости, коррозионной стойкости и высоким темпом снижения наведенной активности, а также технология его производства будут использованы при проектировании, разработке и создании высокотехнологичных энергетических установок, в том числе перспективных атомных энергетических установок длительного срока эксплуатации не менее 80-100лет.