Материалы для ядерной энергетики

Развернутая стратегия развития ядерной энергетики в России сосредоточена на создании безопасных и эффективных источников энергии, внедрении передовых технологий производства и переработки ядерных материалов. Для этого необходимо развитие реакторного материаловедения и внедрение новых технологий утилизации ядерных отходов. Прорыв в данной области позволит обеспечить устойчивое развитие атомной промышленности и удовлетворение растущих мировых требований к безопасности и экологичности. Эти важные вопросы обсудили участники сессии «Материалы для ядерной энергетики» на Форуме будущих технологий – 2025.

КЛЮЧЕВЫЕ ВЫВОДЫ
Разработка новых материалов определит облик индустрии ядерной энергетики на десятилетия
«В рамках развития ядерной энергетики в России поставлена цель увеличить долю атомной генерации до 25% к 2045 году. Для этого необходимы новые подходы к строительству реакторов, включая замыкание топливного цикла, повышение КПД и продление срока службы станций до 100 лет», – генеральный директор АО «Научно-производственное объединение «Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения» Виктор Орлов. 

«Современные исследования в области материаловедения направлены на разработку новых корпусных сталей, оболочек ТВЭЛов и конструкционных материалов, которые выдерживают экстремальные условия эксплуатации. Текущие достижения включают продление ресурса существующих реакторов типа ВВЭР за счет восстановления свойств металлов. Разрабатываются новые стали для реакторов со сверхкритическими параметрами, а также методы продления срока службы топливных элементов», – начальник отдела Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий НИЦ «Курчатовский институт» Алексей Фролов.

Индустрии нужны новые материалы, для этого она открывает новые химические элементы
«Сейчас для того, чтобы изучить свойства 114-го и 115-го элементов, ученым необходимы мишени на основе Плутония-242 и Америция-243. Эти радионуклиды можно получить только на реакторах с высокой плотностью потока. Таких реакторов в мире два. Один из них находится в США, в Окриджской национальной лаборатории. А второй находится в нашей стране. Это Димитровград, Ульяновская область, НИИАР, который я представляю. Задача нашего института в проекте „Фабрика сверхтяжелых элементов“ как раз заключается в том, чтобы разработать новые технологии, реакторные, радиохимические, наработать нужные мишенные радионуклиды в количествах, чтобы провести эксперименты на ускорителе, изготовить сегменты мишеней и транспортировать на площадку в лаборатории ядерных реакций в городе Дубне», – заместитель директора по производству Научно-исследовательского института атомных реакторов (НИИАР) Александр Звир.

Для сохранения конкурентоспособности индустрии нужны кадры
«Главное, о чем мы постоянно говорим, – это кадры. Без них невозможно разрабатывать и внедрять технологии, оценивать ресурс и обеспечивать долгий срок эксплуатации. Сегодня страна сталкивается с серьезным кадровым дефицитом как на заводах, так и среди специалистов, и эту проблему необходимо решать. При этом мы уже уверенно говорим о сроке эксплуатации атомных станций в 80 лет и готовы перейти к сотне. Важно, что у нас есть сильные научные школы – целый конгломерат, охватывающий все виды материалов, используемых в атомной энергетике. Но без квалифицированных специалистов внедрение новых технологий и развитие отрасли невозможно, поэтому вопрос кадров – один из ключевых», – генеральный директор АО «Научно-производственное объединение «Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения» Виктор Орлов.

ПРОБЛЕМЫ

Ограниченный срок службы материалов  
«Происходят радиационно-индуцированные изменения структуры материалов, что ведет к деградации их свойств и, следовательно, сильно ограничивает их ресурсы», – Алексей Фролов.
  
Кадровый дефицит и устаревшие образовательные программы  
«На сегодняшний момент страна испытывает колоссальный кадровый дефицит как на заводах, так и среди специалистов, поэтому этой темы мы обязательно коснемся», – Виктор Орлов.
 
Сложность масштабирования новых технологий  
«Даже перспективные материалы трудно внедрить в серийное производство из-за высокой стоимости, необходимости длительных испытаний и сложных регуляторных требований», – Александр Звир.  

РЕШЕНИЯ

Разработка новых сплавов с повышенной устойчивостью
«На текущий момент все действующие реакторы типа ВВЭР-440 прошли либо один, либо уже два отжига, и в конце 2018 года был сделан первый отжиг реактора ВВЭР-1000. Сложно переоценить значимость возможности продления ресурса уже действующих реакторов», –Алексей Фролов.

Создание передовых инженерных школ, обновление учебных программ с акцентом на цифровые технологии, моделирование и применение искусственного интеллекта в разработке материалов  
«По факту сейчас мы сидим на фундаментальных заделах, которые были созданы в 80–90-х годах. Нам необходимо формировать новую парадигму инженерного образования, которая бы сочетала фундаментальные знания и современные цифровые технологии», – первый проректор Университета науки и технологий МИСИС Сергей Салихов.

Развитие цифрового материаловедения, моделирования ресурса материалов, применение аддитивных технологий и оптимизация производственных процессов ускоряет тестирование и снижает затраты 
«Мы переходим к цифровым экосистемам – от цифрового паспорта на заводе до прогнозирования ресурса материалов через 20 лет эксплуатации атомной станции», – генеральный директор АО «Научно-производственное объединение «Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения» Виктор Орлов.

* Материал подготовлен с использованием искусственного интеллекта.
Подробнее читайте в Информационно-аналитической системе Фонда Росконгресс
roscongress.org