Ученые из Института реакторных материалов (АО «ИРМ», входит в научный дивизион Госкорпорации «Росатом»), совместно с коллегами из ГНЦ РФ АО «НПО «ЦНИИТМАШ» завершили исследование по заказу японской компании TEPCO (Tokyo Electric Power Company). В качестве оператора проекта между японской стороной и российскими учеными выступило еще одно предприятия Госкорпорации «Росатом» - АО «Техснабэкспорт». Опытным путем удалось доказать безопасность хранения сорбента, который использовался для очистки радиоактивной воды.
Корпус защитных камер
Как известно, на АЭС «Фукусима-Дайичи» в марте 2011-го произошла авария. К ней привело сильнейшее землетрясение, вызвавшее 17-метровое цунами: волна вывела из строя генераторы, которые питали насосы, обеспечивавшие штатную работу реакторов. В результате произошло несколько взрывов и расплав активной зоны. Аварийные реакторы необходимо было срочно охлаждать, для этого использовалась морская вода, в результате оказавшаяся загрязненной радионуклидами. Для очистки воды от радиоактивных элементов – цезия-137, стронция-90, трития – стали использовать специальные колонны, заполненные сорбентом.
Конструкционный материал колонн, превратившихся, по сути, в контейнеры с радиоактивными отходами, и стал объектом изучения. Приблизиться к ним, а тем более «заглянуть» внутрь, чтобы оценить их состояние и происходящие внутри процессы их разрушения, из-за высокого радиационного фона не представляется возможным. А сделать это необходимо, чтобы понять, безопасно ли хранить таким образом отработанный сорбент при условии протекания процессов коррозии на внутренней поверхности колонн? Полностью осушить колонны нельзя, как и нельзя полностью избавиться от агрессивных в коррозионном отношении хлор-ионов в остатках воды после выполнения операций промывки колонн обессоленной водой на финишной стадии их эксплуатации в режиме сорбции радионуклидов. Сорбционные колонны, хотя и изготовлены из нержавеющей коррозионно-стойкой стали, в определенных условиях в присутствии хлор-ионов могут быть подвержены локальным видам коррозии, таким как щелевая, питтинговая и коррозионное растрескивание под напряжением. Таких колонн на площадке АЭС хранится уже более пяти тысяч. Правительству и надзорным органам Японии нужны гарантии безопасности хранения данных объектов. Как раз такая задача стояла, перед коллективом Института реакторных материалов.
Исследование, каких ранее никто в мире не выполнял, – в условиях, максимально приближенных к реальным, – провели сотрудники ИРМ.
Ученые ИРМ исследовали образцы, детально воссоздав имеющиеся там условия: взяли аналогичную высоколегированную сталь, подготовили более тысячи образцов, сорбент, растворы солей различной концентрации – искусственную морскую воду, поместили в титановые контейнеры и выдерживали определенное время (от 1000 до 5000 часов) при различной температуре, в том числе под влиянием ионизирующего излучения (радиации). Затем выполнили аналитическую работу по изучению результатов экспериментов, исследуя несколько видов коррозии.
"В итоге этой работы мы вывели закономерность – некую формулу, позволяющую рассчитать глубину дефектов при конкретных условиях. Мы получили модель, на основании которой, используя собственные данные, заказчик может понять, что происходит со сталью в реальных сорбционных колоннах сейчас, и что будет через 10, 20, 30 и 50 лет". — поясняет начальник лаборатории технологий обращения с РАО и коррозионных процессов АО ИРМ Сергей Хвостов.
Полученные результаты исследования существенно помогут японским учёным провести анализ состояния сорбционных колонн и рассчитать сроки их дальнейшего использования.
