Collaborando con gli studenti della National Research Nuclear University MEPhI (Russia), scienziati dell'Istituto Kurchatov (Russia) hanno utilizzato una nuova tecnologia per prolungare la durata del reattore VVER-440 fino a 45 anni, risparmiando sui costi di smantellamento delle vecchie navi. I risultati della ricerca sono stati pubblicati in il giornale dei materiali nucleari .

Un reattore energetico acqua-acqua, il tipo di reattore più diffuso al mondo, il VVER-440 è una delle unità più importanti in una centrale nucleare. La sua sicurezza ed efficienza operativa definiscono in gran parte il livello di sicurezza della centrale nucleare.

Durante il funzionamento, un reattore è soggetto a esposizione a neutroni veloci, che si traduce in indurimento da radiazioni (perdita di plasticità) nei metalli di base del reattore a causa della formazione di fasi e difetti indotti da radiazioni su scala nanometrica.

A causa dell'esposizione del recipiente del reattore alle radiazioni e alla temperatura di esercizio (~ 300 ^о ), si formano segregazioni di elementi di impurità sui bordi di grano, che si traduce in una ridotta resistenza di questi bordi di grano. La formazione di dannose segregazioni di impurità nei bordi dei grani determina una ridotta resistenza alle cricche nei metalli.

Ciò limita il ciclo di vita del recipiente del reattore, poiché aumenta nel tempo la probabilità di una frattura fragile in caso di allagamento con acqua fredda in caso di emergenza. Nel 1991, al fine di prolungare la durata del reattore VVER-440, gli scienziati hanno condotto un processo di ricottura di recupero su un certo numero di queste navi, estendendo così la loro durata fino a 45 anni.

I ricercatori affermano che per prolungare la durata del reattore fino a 60 anni, avrebbero bisogno di effettuare un secondo processo di ricottura di recupero dopo aver condotto studi preliminari della struttura e delle proprietà meccaniche dei metalli di base di un reattore, uno che è stato in funzione per molto tempo dopo la prima ricottura.

La tecnologia per la ricottura di recupero è stata sviluppata e brevettata presso l'Istituto Kurchatov. Richiede una certa temperatura, tempo di attesa, una velocità di riscaldamento a diverse temperature di ricottura richiesta per le diverse fasi, e una velocità di raffreddamento.

Il metodo si basa sul taglio di campioni, o modelli, dalla superficie interna delle navi VVER-440 funzionali e conducendo studi completi, ri-ricottura e ristudiare questi modelli.

"È essenziale condurre questa procedura in modo da poter fornire raccomandazioni su un'ulteriore estensione della vita utile del recipiente del reattore e determinare il tasso di infragilimento da radiazioni post-ricottura, " ha detto Evgeniya Kuleshova, Professore presso l'Istituto di Fisica e Ingegneria Nucleare di MEPhI.

I ricercatori affermano che questo nuovo metodo può prolungare la durata di questi reattori fino a 60 anni, risparmiando così il notevole costo dello smantellamento dei vecchi reattori e della costruzione di nuovi.

"La ricottura con questa tecnologia si traduce nella dissoluzione delle precipitazioni e dei difetti indotti dalle radiazioni, nonché delle segregazioni ai bordi dei grani, " Dichiarò Kuleshova. "Ciò porta al ripristino delle proprietà e delle strutture originali dei metalli di base, aumentando la loro vita di servizio. Ecco perché abbiamo bisogno di saperne di più sulla struttura e le proprietà meccaniche dei metalli di base del recipiente del reattore nelle diverse fasi della loro durata di vita, anche dopo la ricottura."

Nel corso di questa ricerca, gli scienziati hanno utilizzato metodi moderni ad alta risoluzione, come la trasmissione e la microscopia elettronica raster, tomografia a sonda atomica e spettroscopia elettronica Auger. Per determinare il livello di infragilimento da radiazione dei metalli, ricerche effettuate prove meccaniche su tensione statica e flessione per impatto.

"La partecipazione degli studenti MEPhI a questa ricerca mostra la connessione che gli studenti russi hanno con la scienza e l'economia reali, che consente loro di lavorare su sviluppi scientifici e risolvere problemi su larga scala mentre stanno ancora studiando all'università, " Kuleshova ha detto. "Questo aumenta i loro livelli di conoscenza e competenza, e avvantaggia l'economia del paese".