俄羅斯研制超強(qiáng)鋼材，可承受1112°F高溫，助力下一代核反應(yīng)堆

該設(shè)施旨在展示封閉式核燃料循環(huán)的工業(yè)可行性。

俄羅斯科學(xué)家開發(fā)出了一種新型耐熱奧氏體鋼。這種材料是專門為用于鉛冷快中子反應(yīng)堆的設(shè)備而設(shè)計(jì)的。在這些反應(yīng)堆系統(tǒng)中，運(yùn)行溫度介于500°C（932°F）至600°C（1112°F）之間。
對(duì)比來看，標(biāo)準(zhǔn)的VVER型反應(yīng)堆運(yùn)行溫度顯著較低，通常在320°C（608°F）到350°C（662°F）之間。

這種鋼的研發(fā)是在"突破"（Proryv）項(xiàng)目下進(jìn)行的，該項(xiàng)目專注于利用快中子反應(yīng)堆實(shí)現(xiàn)封閉式核燃料循環(huán)。

這種新型鋼材在高達(dá)600°C（1112°F）的溫度下具有耐腐蝕性和熱穩(wěn)定性。

據(jù)中央機(jī)械制造技術(shù)研究所材料科學(xué)部主任謝爾蓋·洛加紹夫介紹，這種材料是利用計(jì)算機(jī)建模和重液態(tài)金屬冷卻劑系統(tǒng)的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的。

洛加紹夫在一份新聞稿中指出："所得材料結(jié)合了所需的耐輻射性和耐腐蝕性、高達(dá)600攝氏度的熱穩(wěn)定性，并且最重要的是，其持久強(qiáng)度特性超越了目前用于核電站結(jié)構(gòu)中、與重液態(tài)金屬冷卻劑接觸的參考鋼材。"

關(guān)鍵設(shè)備制造

除了材料開發(fā)，中央機(jī)械制造技術(shù)研究所還測(cè)試了適用于奧氏體鋼和馬氏體-鐵素體鋼的激光焊接技術(shù)。

這些測(cè)試涉及關(guān)鍵設(shè)備制造所需的各種同種和異種金屬組合。

數(shù)據(jù)表明，與傳統(tǒng)的電弧焊方法相比，激光焊接提高了焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)速度。焊縫質(zhì)量始終符合行業(yè)要求。這種焊接技術(shù)與現(xiàn)有的反應(yīng)堆設(shè)計(jì)兼容，包括VVER和RITM機(jī)組。

"突破"項(xiàng)目由"突破"股份公司管理，并涉及多個(gè)行業(yè)研究機(jī)構(gòu)。其主要目標(biāo)是封閉式核燃料循環(huán)的工業(yè)實(shí)施。

規(guī)劃中的核電綜合體將包括一個(gè)配備BREST-OD-300鉛冷反應(yīng)堆的發(fā)電機(jī)組。

封閉式核燃料循環(huán)基礎(chǔ)設(shè)施

該廠址還將設(shè)有一個(gè)用于處理輻照混合鈾钚（氮化物）燃料的模塊，以及一個(gè)用于利用回收材料制造新燃料元件的制造/再制造模塊。

該設(shè)施旨在展示實(shí)現(xiàn)核燃料循環(huán)封閉的設(shè)施的技術(shù)可行性。

在開發(fā)奧氏體鋼的同時(shí)，俄羅斯國(guó)家原子能公司機(jī)械制造部門的工程師使用碳-碳復(fù)合材料制造了高溫氣冷堆的結(jié)構(gòu)部件。

這些復(fù)合材料經(jīng)過測(cè)試，驗(yàn)證了其在1300°C（2372°F）下的物理穩(wěn)定性以及在高達(dá)1600°C（2912°F）溫度下保持機(jī)械性能的能力。

該技術(shù)計(jì)劃用于原子能技術(shù)站。這些電站采用熱功率為200兆瓦、使用氦氣作為冷卻劑的反應(yīng)堆。

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)850°C（1562°F）的出口溫度，以產(chǎn)生750°C（1382°F）的過熱蒸汽。

對(duì)第四代核能的戰(zhàn)略影響

新聞稿總結(jié)道："這些進(jìn)展——新型高科技材料和焊接技術(shù)——的結(jié)合，可以為第四代核能項(xiàng)目的成功實(shí)施奠定堅(jiān)實(shí)的科技基礎(chǔ)。"

這些進(jìn)步解決了下一代反應(yīng)堆設(shè)計(jì)中鉛和氦冷卻劑帶來的特定熱工和腐蝕挑戰(zhàn)。這些奧氏體鋼和碳-碳復(fù)合材料的成功測(cè)試表明，正朝著更高效率的能量生產(chǎn)循環(huán)邁進(jìn)。

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