Разработка новейших и усовершенствование востребованных материалов и изделий в современной атомной промышленности, ядерных и радиационных технологиях, отвечающим высоким требованиям качества и безопасности обращения с ними, является важным критерием развития атомной отрасли. В частности, такие чрезвычайно востребованные материалы как иммобилизаторы энергогенерируемых радионуклидов стронция-90 на основе минералоподобной керамики SrTiO3, используемые в конструкциях источников ионизирующего излучения (ИИИ), радиоизотопных термоэлектрогенераторов (РИТЕГ) и тепловых установках (РТУ), постоянно подвержены ужесточению требований к своему эксплуатационному качеству в виду высокой степени радиационной опасности. Уникальность данных материалов заключается в их исключительном качестве, которое по своему высокому уровню несопоставимо с аналогами из других областей промышленности, в виду тех жестких требований, которые накладывают экстремальные условия их эксплуатации. В новый технологический уклад производства таких функциональных материалов входит использование передовых и инновационных технологий их получения, что обуславливает успех в достижении уникальных свойств, превосходящих аналоги. В этой связи, настоящий проект направлен на разработку промышленно значимых материалов керамического типа перовскитоподобной структуры SrTiO3 с регулируемыми физико-химическими характеристиками и улучшенными эксплуатационными свойствами, с применением передовых технологий сверхбыстрого спекания в электрических и электромагнитных полях (искровое плазменное спекание (ИПС), микроволновое спекание гибридного нагрева (гСВЧ) и их модификаций реакционного спекания). Проект предполагает изучение процессов сверхбыстрого спекания SrTiO3 керамики высокой относительной плотности (не менее 98 %) и емкостью иммобилизации стронция-90 (>30 масс.%), бездефектной мелкозернистой структурой, высокой механической прочности (>100 МПа), которая будет сверхустойчива к гидролитическому (выщелачивание <10-7-10-8 г/см3 •сут в различных средах), термическому и химическому (при термоокислительной и реагентной обработке), механическому (в статических и динамических режимах нагрузки) воздействиям, а также устойчивы электронному и нейтронному облучению. В результате научная новизна исследования будет определяться накоплением новых научных сведений о механизмах сверхбыстрой (минуты) консолидации высокодисперсного и высокогомогенного SrTiO3 сырья (полученного оригинальным золь-гель цитратным способом), а также реакционной смеси, в условиях сверхбыстрого спекания: динамика консолидации, параметры уплотнения, фазовые превращения и структурные изменения исходного порошкового сырья, диффузионные явления, формирование эксплуатационных характеристик требуемого высокого качества получаемых образцов SrTiO3 матриц. Впервые будут изучены технологические принципы формирования соединенного композита по типу SrTiO3 “керамика- радиационно устойчивая сталь” в виде образца тестового изделия и исследованы физико-химические особенности формирования прочного соединения в данной системе в зависимости от условий ИПС, гСВЧ.

Результат способен привести к расширению научных знаний в области неорганического синтеза для прикладной радиохимии и получения, керамических минералоподобных систем, изготовлению изделий нового и более высокого качества, отработки технологий эффективного, безопасного и более выгодного производства соответствующей продукции в международных тендерах мирового рынка.

Ссылка на оригинал статьи

Партнеры проекта: