Crean rusos material que soporta temperaturas de hasta 700°c
Este nuevo material soportaría altísimas temperaturas, ataques químicos, altos niveles de radiación y tensiones mecánicas
MOSCÚ, RUSIA.- Físicos de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Rusia MISIS (NUST MISIS) crearon un material único de tres capas —acero-vanadio-acero— capaz de soportar por tiempo prolongado temperaturas de hasta 700°c , altos niveles de radiación, tensiones mecánicas y ataques químicos.
Este material puede usarse en capas de barras de combustible de reactores nucleares, elementos fundamentales del reactor, que entran en contacto con el combustible de uranio y controlan la intensidad de la reacción nuclear, informó el Servicio de Prensa de la Universidad.
El problema principal del reactor nuclear de neutrones rápidos de nueva generación, que hace posible reutilizar el uranio ya usado, consiste en cargas serias que se someten las barras.
Las máximas temperaturas de funcionamiento de las capas de barras de combustible en los reactores de nueva generación ascienden a 550-700°c.
Un fluido refrigerante a base de metal líquido —sodio— ejerce la influencia en las barras desde el exterior. Se crean cargas mucho más altas que las que pueden soportar las capas de barras de los reactores existentes.
Para cerrar el ciclo de combustible nuclear en reactores de neutrones rápidos de nueva generación son necesarios nuevos materiales de construcción, capaces de garantizar un grado más alto de quema de combustible que el conseguido actualmente.
Estos materiales deben soportar dosis de radiación de hasta 180-200 dislocaciones por átomo, en vez de las máximas 100-130 dislocaciones por átomo en los materiales existentes.
En tales condiciones, las capas de barras fabricadas de acero no son capaces de funcionar, por lo cual los físicos se plantearon la tarea de crear un material capaz de soportar durante un largo período la influencia simultánea de varios factores superagresivos del medio ambiente.
La coautora del proyecto, estudiante de posgrado del Departamento de metalología y física de resistencia de la NUST MISIS, agregó que la tarea de crear tal material compuesto no es fácil, porque dos materiales deben ser monolíticos al máximo en los puntos de conexión.
En sus trabajos "se logró resolver el problema mediante un tratamiento complicado termomecánico de elementos de tres capas que incluye la coextrusión caliente (compresión), la forja radial y la laminación conjunta”.
“En resumen, se produce la formación de una “zona de transición” al margen de los materiales compuestos donde los materiales se difunden, lo que garantiza una alta firmeza de su conexión", destacó Alexandra Baránova.
Según los científicos, gracias al uso de esta tecnología, el acero y la aleación de vanadio se arraigan uno en el otro. El grupo de científicos logró crear un prototipo de la capa de la barra de combustible que representa un tubo monolítico de tres capas.
Los ensayos de laboratorio mostraron una alta resistencia mecánica del material compuesto obtenido cuando se somete a las temperaturas de hasta 700°c. Próximamente los físicos planean investigar la resistencia a radiación del material de tres capas.
