Российские ученые исследуют 3D-печать защитных антирадиационных покрытий
Специалисты Института химии твердого тела и механохимии СО РАН и Института ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН разрабатывают технологию производства модернизированных контейнеров для перевозки ядерных отходов с повышенными защитными свойствами. Специальные покрытия планируется наносить с применением варианта 3D-печати, технологии электронно-лучевого осаждения.
Как сообщает ИЯФ СО РАН, в связи с увеличением количества радиоактивных отходов, которые образуются в результате переработки отработанного ядерного топлива, остро встала проблема модернизации контейнеров для их транспортировки и хранения. Атомной промышленности необходимы материалы, которые соединяли бы в себе лучшие свойства металлов и самых тугоплавких соединений — оксидов, карбидов, боридов. Ученые работают над технологией создания высокотемпературных композиционных материалов из боридов вольфрама и молибдена. Материалы должны одновременно ослаблять гамма- и нейтронное излучения, выдерживать высокие температуры и обладать достаточными прочностными характеристиками.
«Материал защитного покрытия должен ослаблять поток альфа-, бета-, гамма- и нейтронного излучений. Для этой цели хорошо подходят бориды тяжелых металлов, например вольфрама. Атомы металла поглощают альфа-, бета- и гамма-излучения, а атомы бора — нейтроны. Кроме этих свойств, бориды обладают высокой температурой плавления и высокой твердостью. Задача нашего исследования состояла в том, чтобы научиться комбинировать необходимые свойства в одном материале. Аддитивные технологии здесь очень подходят: они позволяют наращивать слои материалов с различными концентрациями или добавлять новые слои с другими компонентами и обеспечивать градиент физико-химических характеристик по толщине образца», — рассказывает научный сотрудник ИХТТМ СО РАН, кандидат химических наук Алексей Анчаров.
На иллюстрации выше показана боковая поверхность излома высокотемпературного композиционного материала на основе боридов вольфрама. Микрочастицы вольфрама и нитрида бора «вбиваются» друг в друга в шаровой мельнице, затем материал исследуется в Сибирском центре синхротронного и терагерцового излучения ИЯФ СО РАН на экспериментальной станции «Дифрактометрия в жестком рентгеновском диапазоне» при помощи синхротронного излучения, генерируемого ускорителем ВЭПП-3. На третьем этапе производится нагревание смеси и запуск химических реакций направленным пучком электронов на специализированном источнике в ИЯФ СО РАН.
«Источник электронного пучка ИЯФ СО РАН разработан и изготовлен специально для электронно-лучевых технологий. Он обладает редкими параметрами: энергией 60 кВ при непрерывной мощности до 30 кВт. При фокусировке электронного пучка меньше одного миллиметра в диаметре мы получаем мощность около ста киловатт на квадратный миллиметр. Мощность преобразуется в тепло в обрабатываемом слое толщиной десяток микрометров, где температура может достигать отметки 6000°C и выше. Такие характеристики позволяют нам плавить самые тугоплавкие материалы, но самая важная особенность нашей установки в том, что электронный пучок направляется на обрабатываемую поверхность не прямолинейно, а с поворотом на 270 градусов. Такое решение позволяет нам защитить катод и высоковольтную область электронной пушки от паров и мелких капель обрабатываемого материала. Технология запатентована нами в России», — поясняет научный сотрудник ИЯФ СО РАН Юрий Семенов.
Алексей Анчаров уверен, что технология прямого электронно-лучевого осаждения, где порошок подается в зону нагрева потоком газа и наплавляется электронным пучком, позволит делать как большие, так и малогабаритные детали любой формы с управлением процессом синтеза. Меняя соотношение состава в будущем можно будет регулировать эффективность покрытий в плане ослабления того или иного вида излучения. Например, композиционные материалы с повышенным содержанием вольфрама будут лучше поглощать гамма-излучение, а с повышенной долей бора — нейтронное излучение.
А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.
Еще больше интересных статей
Томские ученые получили электропроводящие полимерные композиты для работы при экстремальных температурах
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Уральский завод гражданской авиации использует FGF 3D-принтеры F2 Gigantry
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Конкурс! Отдадим новенький 3D-принтер и ящик филамента в хорошие руки
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Комментарии и вопросы
Ну да, это даже проще. Просто....
«Продавец воздуха» — так назыв...
Интерсно было смотреть как печ...
Добрый день. Столкнулся с тако...
В силу некоторых обстоятельств...
Всем привет!В связи с чем могу...
При печати внутри модели скоро...