Научный коллектив кафедры общей физики Томского политехнического университета создает защитные покрытия на основе нитрида титана для оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерных реакторов. Такие оболочки способны значительно снизить наводораживание «контейнеров», в которых находится ядерное топливо, продлить срок их службы и предохранить реактор от взрыва при возможных авариях. Как поясняет один из разработчиков, ассистент кафедры общей физики Егор Кашкаров, «ядерное топливо в реакторах закладывается в специальные «трубки» из циркониевых сплавов, из них формируются твэлы. В твэлах и происходит ядерная реакция. В результате радиолиза теплоносителя — воды, а также в результате взаимодействия теплоносителя с цирконием под воздействием высоких температур выделяется водород. Водород способен накапливаться в оболочках твэлов, приводя к деградации их механических свойств и разрушению». По словам молодого ученого, опасность взаимодействия циркония с водой заключается еще и в том, что чем выше температура в реакторе, тем больше водорода выделяется. Пример того, к чему может привести подобная реакция, —авария на атомной станции «Фукусима-1» в Японии. Научный коллектив кафедры общей физики ТПУ создает защитные покрытия на основе нитрида титана, которые станут барьером, ограждающим циркониевый твэл от воздействия воды и накопления водорода. «В ходе экспериментов нитрид титана хорошо себя зарекомендовал: у него высокая твердость, износостойкость, жаростойкость, инертность. Мы обнаружили также, что он хорошо защищает от проникновения водорода в материал, что является важным для ядерной энергетики. Разрабатываемые покрытия позволяют снизить проникновение водорода в циркониевый сплав», — отмечает Егор Кашкаров. Одна из перспектив применения разрабатываемых покрытий из нитрида титана — реакторы нового поколения и термоядерные реакторы, где также остро стоит проблема разработки водородонепроницаемых покрытий. «В реакторах нового поколения, для повышения эффективности выгорания топлива предполагается повышение температуры до 400–450 градусов. Следовательно, здесь процессы наводороживания твэлов будут идти значительно быстрее. Наши покрытия способны этому помешать», — говорят разработчики.