Hlavní obsah
Vědecký tým z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR Foto: Akademie věd ČR

Češi se podílejí na zvýšení bezpečnosti jaderných reaktorů

Výzkum vědců z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR, Fakulty strojní ČVUT v Praze a firmy Westinghouse nabízí novou metodu ochrany povrchu zirkoniových palivových prvků u jaderných reaktorů antikorozními polykrystalickými diamantovými (PCD) vrstvami. Pokrytí má snížit korozi palivových prvků nejen za standardních podmínek, ale i při havarijním zvýšení teplot do 1000 °C.

Vědecký tým z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR Foto: Akademie věd ČR
Češi se podílejí na zvýšení bezpečnosti jaderných reaktorů

„V současnosti se na základě provedených testů ukazuje, že PCD může sloužit nejen jako pasivní prvek pro zvýšení jaderné bezpečnosti, ale může také prodloužit životnost jaderného pláště a paliva o desítky procent. Z toho všeho by mohly plynout výrazné ekonomické a ekologické přínosy,“ shrnula význam pro praxi vedoucí výzkumného týmu Fyzikálního ústavu AV ČR Irena Kratochvílová.

Od února se testuje v Norsku

Zirkoniové palivové prvky pokryté antikorozními ochrannými polykrystalickými diamantovými vrstvami letos na základě výsledků řady testů vybrala firma Westinghouse jako možné kandidáty na palivo odolné proti nehodám v komerčně provozovaných reaktorech.

Vzorek zirkoniové slitiny pokryté PCD vrstvou po 30 dnech v autoklávu

Foto: Akademie věd ČR

Od letošního února se PCD testuje v aktivním prostředí výzkumného jaderného reaktoru v norském Haldenu.

„Pokud všemi testy projde, bude se pokrytí PCD vrstvami používat jako ochrana proti korozi zirkoniových slitin v jaderných reaktorech po roce 2020,“ dodala Kratochvílová.

Prodloužení životnosti jaderného pláště

PCD se skládá ze dvou odlišných fází uhlíku, a to tvrdé diamantové a měkké grafitické, jsou tedy podle vědců pružné a zároveň pevné, díky čemuž vydrží teplotní zátěž v průběhu pracovního cyklu reaktoru. Kompozitní polykrystalické diamantové vrstvy se připravily v laboratořích Fyzikálního ústavu takzvanou metodou depozice z plynné fáze.

Povrch PCD vrstvy zobrazený skenovacím elektronovým mikroskopem

Foto: Akademie věd ČR

Kromě toho, že PCD vrstvy mohou sloužit jako pasivní prvek pro zvýšení jaderné bezpečnosti, prodlouží také životnost jaderného pláště a následně i dobu bezpečného použití jaderného paliva. Dlouhodobé testy v laboratoři rovněž ukazují, že pokrytí PCD vrstvami sníží oxidaci oproti standardům zhruba o 40 procent.

Právě výrazným snížením koroze obalu lze prodloužit dobu použití jaderného paliva, které se nyní odstraňuje z reaktoru především z důvodu vysoké koroze zirkoniové slitiny, nikoli z důvodu dostatečného vyhoření.

Foto: Akademie věd ČR

Pohled do vnitřní části aparatury pro depozici polykrystalických diamantových vrstev z plynné fáze v mikrovlnném plazmatu

Foto: Akademie věd ČR

Český patent „Vrstva chránící povrch zirkoniových slitin užívaných v jaderných reaktorech“ byl udělen v březnu 2015. Rok poté byly podány přihlášky u patentových úřadů Evropské unie, Spojených států, Japonska a Jižní Koreje. Výsledky výzkumu publikoval i odborný časopis Scientific Reports.

yknivoNumanzeSaNyknalC
Sdílejte článek

Reklama

Výběr článků