Российские ученые исследуют 3D-печать защитных антирадиационных покрытий

news3dtoday
Идет загрузка
Загрузка
16.09.2019
1193
8
Новости

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

3

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.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

3
Комментарии к статье

Комментарии

16.09.2019 в 19:14
0

С одной стороны хорошо, но с другой стороны - надо и на альтернативные источники что-то тратить, а иначе может стать как в сказке про золотую рыбку (разбитое корыто). Французские ветряки в России - это не вложение в Российскую экономику, а наоборот. Про солнечную энергию вообще  - штиль. А ведь всё реально, и двигатель Стирлинга можно переделать очень сильно и выжать с него по максимуму без нанотехнологий и импортёров.

17.09.2019 в 09:00
0

Зачем тратить деньги на эту аферу и прочий зелёный бред? Лучше улучшать и совершенствовать атомную энергетику.

18.09.2019 в 06:51
0

Чтобы развивать атомную энергетику, нужно порядок навести, чтобы хранение отходов не превращалось в рулетку.


Извините, нет, лучше уж джорогие ветряки, солнечные и гидро -электростанции.


з.ы. развивать надо не генерацию энергии, с этим проблем нет! а стационарные буферные аккумуляторы, так как неравномерность потребления создает нехилую добавочную стоимость.

К сожалению, тут дальше дорогущих химических, на основе лития, не ушли.


Интересными являются проточные аккумуляторы, но их производство на уровне - два с половиной недопроизводителя с ценами как для космоса.

17.09.2019 в 05:48
0

Проблема одна: сложно нанести стойкое напылённое покрытие на внутреннюю поверхность. "Лечь"-то оно "ляжет", но так же просто "встанет и уйдёт".

18.09.2019 в 06:55
0

 в том, что электронный пучок направляется на обрабатываемую поверхность не прямолинейно, а с поворотом на 270 градусов.

Вот это наверное позволяет обработку поверхности вести изнутри бочки (странно они угол в 90 градусов обозначили).

20.09.2019 в 04:50
0

Пучок должен "вдолбиться" в поверхность, это ограничивает размер внутренних элементов снизу. Допустим, отв. D 5 мм. Как туда вставить инструмент для нанесения? Я об этом. Попасть тудой попадёшь, но это несерьёзное покрытие снимется первым ходом, как чулок. Пробовали, убедились((

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Кнопка а/м 2110

-3DP-BCoreXY- широкоформатный принтер под тяжелую печать. Портал. Хотенд/экструдер

Обратная инженерия - разработка ручки для лампы на основе прототипа и ее печать

Подавалка припоя.

Продолжаем печать. Крым в Миниатюре. Мелочевка.

Почти случайно получилось