Buzz
Loại thép chịu nhiệt này sẽ là nền tảng cho chu trình nhiên liệu hạt nhân khép kín thế hệ thứ tư, tạo ra cơ hội cho các nhà máy điện hạt nhân thế hệ mới.
Các nhà nghiên cứu Nga đã phát minh thành công loại thép austenitic chịu nhiệt mới, được thiết kế đặc biệt cho các thiết bị sử dụng trong lò phản ứng neutron nhanh làm mát bằng chì. Trong những hệ thống này, nhiệt độ hoạt động dao động từ 500°C đến 600°C, cao gần gấp đôi so với các lò phản ứng VVER tiêu chuẩn, hoạt động trong khoảng 320°C đến 350°C.
Sự phát triển của loại thép này diễn ra trong khuôn khổ dự án "Proryv" (Đột phá), nhằm triển khai chu trình nhiên liệu hạt nhân khép kín sử dụng lò phản ứng neutron nhanh. Thép mới này có khả năng chống ăn mòn và duy trì ổn định nhiệt độ lên tới 600°C, vượt trội so với các loại thép hiện nay.
Theo ông Sergei Logashov, Giám đốc Viện Khoa học Vật liệu tại CNIITMASH (Viện Nghiên cứu Trung ương về Công nghệ Cơ khí), vật liệu này được phát triển thông qua mô hình máy tính và các dữ liệu từ các hệ thống chất làm mát kim loại lỏng nặng.
"Vật liệu này kết hợp khả năng chống bức xạ và ăn mòn cần thiết, duy trì ổn định nhiệt ở nhiệt độ lên tới 600°C và quan trọng hơn là vượt qua các đặc tính độ bền lâu dài của thép tham chiếu EP302, hiện đang được sử dụng cho các cấu trúc của nhà máy điện hạt nhân tiếp xúc với chất làm mát kim loại lỏng nặng," ông Logashov chia sẻ trong thông cáo báo chí.
Sự phát triển này dựa trên nhiều năm kinh nghiệm trong việc tạo ra vật liệu cho các hệ thống chất làm mát kim loại lỏng nặng. Loại thép mới không chỉ đáp ứng yêu cầu về khả năng chịu bức xạ và chống ăn mòn cho mạch sơ cấp của lò phản ứng BR-1200, mà còn duy trì độ ổn định nhiệt ở nhiệt độ cực cao.
Ngoài việc nghiên cứu và phát triển vật liệu, CNIITMASH còn tiến hành thử nghiệm công nghệ hàn laser đối với cả thép austenitic và thép martensitic-ferritic. Các thử nghiệm này bao gồm cả việc kết hợp các kim loại đồng nhất và khác nhau, phục vụ cho việc sản xuất các thiết bị quan trọng.
Dữ liệu cho thấy công nghệ hàn laser giúp tăng tốc độ sản xuất các cấu trúc hàn so với phương pháp hàn hồ quang truyền thống, trong khi chất lượng mối hàn vẫn đảm bảo đạt các tiêu chuẩn khắt khe của ngành.
Điều quan trọng là công nghệ hàn này tương thích với các thiết kế lò phản ứng hiện tại, bao gồm cả các đơn vị VVER và RITM. Điều này có nghĩa là những tiến bộ công nghệ này không chỉ phục vụ cho các lò phản ứng thế hệ mới mà còn có thể cải thiện hiệu suất của những lò phản ứng đang hoạt động.
Mở ra cơ hội cho nhà máy điện hạt nhân thế hệ mới
Dự án "Proryv" do Công ty Cổ phần "Proryv" quản lý, với sự tham gia của nhiều viện nghiên cứu chuyên ngành, nhằm triển khai công nghiệp hóa chu trình nhiên liệu hạt nhân khép kín. Khu phức hợp điện hạt nhân này sẽ bao gồm một đơn vị điện có lò phản ứng BREST-OD-300 làm mát bằng chì.
Lò phản ứng BR-1200, công suất 1200 MWe (2800 MWt), là lò phản ứng nhanh làm mát bằng chì đang được phát triển. Nguyên mẫu của nó, BREST-OD-300, đang được xây dựng tại Seversk. Một nhà máy điện hạt nhân BR-1200 gồm hai đơn vị dự kiến sẽ được đưa vào hoạt động tại Seversk vào các năm 2036 và 2038.
Cơ sở này cũng sẽ bao gồm một mô-đun tái chế nhiên liệu hỗn hợp uranium-plutonium (nitrit) đã chiếu xạ và một mô-đun chế tạo/tái chế để sản xuất các phần tử nhiên liệu mới từ vật liệu tái chế. Đây là bước thử nghiệm để chứng minh tính khả thi kỹ thuật của các thiết bị trong chu trình nhiên liệu hạt nhân.
Song song với sự phát triển thép austenitic, các kỹ sư của bộ phận chế tạo máy Rosatom đã chế tạo các bộ phận cấu trúc cho lò phản ứng làm mát bằng khí nhiệt độ cao (HTGR) sử dụng vật liệu composite carbon-carbon. Những vật liệu composite này đã được kiểm tra để xác nhận sự ổn định vật lý ở nhiệt độ 1300°C và khả năng duy trì tính chất cơ học ở nhiệt độ lên tới 1600°C.
"Sự kết hợp giữa các phát triển này - vật liệu công nghệ cao mới và công nghệ hàn - sẽ tạo ra nền tảng khoa học và kỹ thuật vững chắc cho việc triển khai thành công các dự án năng lượng hạt nhân thế hệ thứ tư," thông cáo báo chí khẳng định.
Những tiến bộ này giải quyết các vấn đề về nhiệt và ăn mòn do chất làm mát chì và heli gây ra trong các thiết kế lò phản ứng thế hệ mới. Việc thử nghiệm thành công các loại thép austenitic và composite carbon-carbon là bước tiến quan trọng hướng tới các chu trình sản xuất năng lượng hiệu quả hơn, đánh dấu bước ngoặt lớn trong ngành công nghiệp điện hạt nhân toàn cầu.
