Cooperando com alunos da National Research Nuclear University MEPhI (Rússia), cientistas do Instituto Kurchatov (Rússia) usaram nova tecnologia para estender a vida útil do reator VVER-440 em até 45 anos, economizando o custo de desmontagem dos navios antigos. Os resultados da pesquisa foram publicados em o Jornal de Materiais Nucleares .
Um vaso de reator energético água-água, o tipo de reator mais popular do mundo, o VVER-440 é uma das unidades mais importantes em uma usina nuclear. Sua segurança e eficiência operacional definem amplamente o nível de segurança da usina nuclear.
Ao operar, um vaso de reator está sujeito a uma exposição rápida de nêutrons, o que resulta em endurecimento por radiação (perda de plasticidade) nos metais básicos do reator devido à formação de fases e defeitos induzidos por radiação em nanoescala.
Devido à exposição do vaso do reator à radiação e temperatura operacional (~ 300 о С), segregações de elementos de impureza são formadas nos limites dos grãos, o que resulta em uma resistência reduzida desses limites de grão. A formação de segregações de impurezas prejudiciais nos contornos dos grãos resulta na redução da resistência a rachaduras nos metais.
Isso limita o ciclo de vida do vaso do reator, como a probabilidade de uma fratura frágil ao enchê-lo novamente com água fria em caso de emergência aumenta com o tempo. Em 1991, a fim de estender a vida útil do vaso do reator VVER-440, os cientistas realizaram um processo de recozimento de recuperação em vários desses vasos, estendendo assim sua vida útil até 45 anos.
Os pesquisadores dizem que, a fim de estender a vida útil do reator em até 60 anos, eles precisariam realizar um segundo processo de recozimento de recuperação após a realização de estudos preliminares da estrutura e propriedades mecânicas dos metais básicos de um reator, aquele que está em operação por muito tempo após o primeiro recozimento.
A tecnologia de recozimento de recuperação foi desenvolvida e patenteada no Instituto Kurchatov. Requer uma certa temperatura, tempo de espera, uma taxa de aquecimento para diferentes temperaturas de recozimento necessárias para diferentes estágios, e uma taxa de resfriamento.
O método é baseado no corte de amostras, ou modelos, da superfície interna dos vasos VVER-440 funcionais e a realização de estudos abrangentes, recozimento e novo estudo desses modelos.
"É essencial realizar este procedimento para que possamos dar recomendações sobre como estender ainda mais a vida útil do vaso do reator e determinar a taxa de fragilização por radiação pós-recozimento, "disse Yevgeniya Kuleshova, Professor do Instituto de Física e Engenharia Nuclear do MEPhI.
Os pesquisadores afirmam que este novo método pode estender a vida útil desses reatores em até 60 anos, economizando assim o custo considerável de desmontar reatores antigos e construir novos.
"A condução de recozimento com esta tecnologia resulta na dissolução da precipitação induzida por radiação e defeitos, bem como segregações de contorno de grão, "Kuleshova afirmou." Isso leva à restauração das propriedades e estruturas originais dos metais básicos, aumentando sua vida útil. É por isso que precisamos saber mais sobre a estrutura e as propriedades mecânicas dos metais básicos do vaso do reator em diferentes estágios de sua vida útil, incluindo após recozimento. "
No decorrer desta pesquisa, cientistas usaram métodos modernos de alta resolução, como transmissão e microscopia eletrônica de varredura, tomografia de sonda atômica e espectroscopia de elétrons Auger. Para determinar o nível de fragilização por radiação dos metais, pesquisas realizaram ensaios mecânicos de tração estática e flexão por impacto.
"A participação dos alunos do MEPhI nesta pesquisa mostra a conexão que os alunos russos têm com a ciência real e a economia, que lhes permite trabalhar em desenvolvimentos científicos e resolver problemas de grande escala enquanto ainda estão estudando na universidade, "Kuleshova disse." Isso aumenta seus níveis de conhecimento e competência, e beneficia a economia do país. "
