Про нову сталі, яка продовжить життя корпусів атомних реакторів до 100 років, розповів лауреат Державної премії в галузі науки і техніки Георгій Павлович Карзов.
"Матеріал - він як повітря, - каже Георгій Павлович Карзов, лауреат Державної премії в галузі науки і техніки 2013 року. - Поки повітря чисте, ми не замислюємося про те, чим ми дихаємо. Але варто з'явитися якимось забрудненням або браком кисню, тут же звертаємо на це увагу. З матеріалами відбувається теж саме - поки все працює як треба, ніхто не замислюється, з чого це зроблено ".
Державна премія, яку заступник директора ЦНІЇ конструкційних матеріалів (КМ) «Прометей» Георгій Павловчі Карзов розділив з директором Курчатівського центру ядерних технологій Ярославом Штромбахом і генеральним директором ВАТ НВО «Центральний науково-дослідний інститут технології машинобудування» Олексієм Дубом, присуджена за розробку особливої сталі. Завдяки своєму складу ця сталь має високу радіаційну стійкість. Термін життя ядерного реактора, виготовленого з використанням такої сталі, сягає 100 років.
Якщо говорити про техніку, то матеріали - це насамперед знання. Знання про те, як той чи інший матеріал поведе себе в певній ситуації, про технологію виробництва і про те, яким має бути виробництво, на якому буде реалізована дана технологія. «Тільки ті матеріали ми можемо назвати нашими, вітчизняними, які повністю виробляються в нашій країні - від формули до виробництва з них кінцевого продукту», - вважає Карзов.
Сталь марки 15Х2МФА-A повністю вітчизняний продукт, який не має світових аналогів. Шлях до нового матеріалу почався майже 75 років тому, коли був утворений інститут «Прометей» і його першим стратегічним завданням стала розробка броні для легендарного танка Т-34. Після закінчення Великої Вітчизняної війни інститут переключився на розробку матеріалів для перших радянських атомних підводних човнів.
Чому сталь для корпусу атомного реактора повинна мати якісь особливі властивості? Під дією нейтронного опромінення відбувається спотворення кристалічної решітки матеріалу, в результаті чого матеріал втрачає пластичність і набуває крихкість. Крім того, під впливом радіації в матеріалі йдуть дифузійні процеси (в звичайних умовах такі процеси мають значення лише при температурі на 200 ° С і вище). І це теж призводить до втрати пластичності. І якщо зміни кристалічної решітки зупинити неможливо, то з дифузією можна боротися, змінюючи склад сталі.
У сталі 15Х2МФА-A, завдяки найвищому ступеня очищення від домішок, дифузійні процеси мінімізовані. Випробування стали проводилися як на експериментальних реакторах, так і на діючій Кольській АЕС, в умовах, коли дія нейтронного опромінення в кілька разів перевищує звичайний вплив на корпус реактора. Секрет унікальної сталі криється в її назві. 15Х2МФА-A: 15 означає, що вміст вуглецю не перевищує 0,15%; Х2 - більше 2% хрому, точніше 2,5%; М - до 1% молібдену; Ф - до 0,35% ванадію, А - чиста за домішками, а друга А означає, що особливо чиста. Домішки, а в сталі це зазвичай фосфор і мідь, якраз більше всіх дифундують, тому суперочистка - неодмінна умова для суперматеріалу. У сталі «Прометея» близько 0,005% фосфору і 0,15% міді. У звичайних сталях, наприклад, допускається вміст фосфору до 0,05%.
В даний час на українському заводі «Енергомашспецсталь», що входить до складу ВАТ «Атоменергомаш», виготовляються три компоненти корпусу атомного реактора проекту ВВЕР-ТОІ (типовий оптимізований та інформатизований проект двоблокової АЕС з реактором технології ВВЕР - водо-водяний енергетичний реактор, виконуваний в сучасному інформаційному середовищі і відповідно до вимог радіаційного та вимог. Виробництво сталі та виробів з неї також контролюється фахівцями ЦНІЇ «Прометей».
Як зазначив Карзов, атомний реактор є єдиним незамінним елементом атомних електростанцій. Тому до кінця терміну експлуатації, щоб не припинялося вироблення електроенергії, доводиться будувати нові реактори, а старі консервуються. Але визначення терміну служби реактора відбувається не тільки при проектуванні, але і в ході експлуатації, і деяким реакторам термін життя продовжується, експертна оцінка проводиться за спеціально розробленою технологією, яка прийнята у всьому світі. Термін життя реактора залежить від багатьох факторів і матеріалів, з яких він побудований. Працюючі зараз станції розраховані на 40-60 років. Продовження життя реактора може бути на 10-15 років, але врешті-решт всі вони закінчать своє століття. На скільки ж можна буде продовжити століття нової сталі - покаже час.
Говорячи про атомну енергетику, не можна не згадати про трагедію Чорнобиля і недавню аварію на АЕС Фукусіма в Японії. Остання викликала хвилю заяв про те, що потрібно позбавлятися від атомних реакторів. Але поки альтернативи атомній енергетиці немає, і навряд чи в XXI столітті ми зможемо її знайти і почати експлуатувати, вважає Георгій Павлович. Тож «Прометей» ще довго не залишиться без роботи.