Атомные реакторы укрепят композитами из керамики

Ученые из Нижегородского государственного университета имени Лобачевского разработали керамические композиты для атомных реакторов.

Исследователи использовали способ получения композиционных материалов «керамика-керамика» и «керамика-металл» на основе минералоподобных соединений (в том числе, граната).

К основным недостаткам минералоподобных керамических материалов на основе граната, при всех их достоинствах с точки зрения использования в ядерной энергетике, относят их низкую теплопроводность и малая устойчивость к трещинам.  Первый фактор может приводить к дополнительному нагреванию за счет радиогенного тепла и, как следствие, к понижению химической устойчивости. Второй  способствует появлению микротрещин, которые также уменьшают химическую стойкость материалов.

Химиками Нижнего Новгорода были разработаны и исследованы мелкозернистые композиты на основе граната Y2.5Nd0.5Al5O12 с добавками высокотеплопроводящих металлов (никель, молибден, вольфрам) и карбида кремния, обладающих малым сечением захвата нейтронов. Для получения порошковых композиций  «гранат—металл» был применен новый способ нанесения тонких слоев металлов на поверхность синтезированных субмикронных частиц граната. В ходе использованного ими высокоскоростного электроимпульсного плазменного спекания порошки спекаются с высокой скоростью за счет того, что через них пропускают мощные миллисекундные импульсы постоянного тока (до 5000 ампер), одновременно прилагая к ним высокое давление.

В результате ученые получили керамические композиты «гранат — металл» и «гранат — карбид кремния» с высокой относительной плотностью, составляющей 92-99% от теоретической величины для композитов «гранат-металл» и 98-99% для композитов «гранат — SiC».

На следующем этапе планируется  изучение и стойкости новых композитов к термоударам и их радиационной стабильности.