Вісник НАН України. 2017. № 10. С.22-34
https://doi.org/10.15407/visn2017.10.022

ВОЄВОДІН
Віктор Миколайович —
член-кореспондент НАН України, доктор фізико-математичних наук, професор, директор Інституту фізики твердого тіла, матеріалознавства та технологій Національного наукового центру «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України

МАТЕРІАЛОЗНАВЧІ ПРОБЛЕМИ ЯДЕРНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ
Стенограма наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 13 вересня 2017 року

У доповіді наведено результати досліджень, спрямованих на потреби ядерно-енергетичного комплексу України, розроблення новітніх та удосконалення існуючих конструкційних матеріалів активних зон ядерно-енергетичних установок. Підкреслено роль конструкційних матеріалів у забезпеченні надійного безпечного функціонування та розвитку ядерно-енергетичного комплексу України, що є одним з пріоритетних напрямів фундаментальних та прикладних досліджень наукових установ НАН України відповідного профілю.

Вельмишановні члени Президії!

Шановні колеги!

Моя доповідь присвячена матеріалознавчим проблемам ядерної енергетики, однак спочатку я хотів би привернути вашу увагу до відповіді на запитання: чим же є сьогодні ядерна енергетика для України?

За оперативними даними компанії НАЕК «Енергоатом», у першому півріччі 2017 р. на 15 ядерних енергоблоках українських АЕС було вироблено 45 726 млн кВт·год електроенергії, що становить 58% від загального виробництва електроенергії в Україні. Порівняно з аналогічним періодом минулого року частка ядерної енергетики в загальній структурі виробництва електроенергії в Україні зросла майже на 5%.

Отже, ядерна енергетика сьогодні є чинником сталого розвитку економіки країни, який дає змогу забезпечувати поточні потреби суспільства, не ставлячи під загрозу здатність майбутніх поколінь задовольняти свої власні потреби. Крім того, ядерна енергетика забезпечує стабільне, незалежне від погодних умов виробництво електроенергії і є основним фактором зменшення рівня викидів в атмосферу діоксиду вуглецю.

На сьогодні альтернатив ядерній енергетиці немає, питання полягає лише в забезпеченні такого енергобалансу країни, який поєднує як ядерні, так і інші джерела енергії.

У всьому світі ядерна енергетика ґрунтується на трьох складових — безпека, ефективність і стабільність. Безпечну, стабільну й економічну роботу атомних станцій визначають конструкційні та паливні матеріали.

Безпека роботи реакторних установок досягається насамперед завдяки стабільності геометрії активної зони реактора за весь період експлуатації тепловидільних елементів і збірок; цілісності корпусів; утримання всередині ТВЕЛів продуктів поділу ядерного палива; збереження працездатності органів та систем управління і захисту (СУЗ); мінімізації наслідків можливих аварійних ситуацій. Ефективність та економічність ядерної енергетики забезпечується насамперед підвищенням потужності одиничних блоків ядерних енергетичних установок, збільшенням тривалості кампаній, підвищенням ступеня вигоряння ядерного палива.

Радіаційна стабільність конструкційних і паливних матеріалів є запорукою безпечної роботи АЕС. Радіаційна стійкість — це здатність матеріалу протистояти впливу інтенсивного опромінення та зберігати вихідні фізико-механічні властивості й розмірні характеристики. Спільними негативними факторами для всіх конструктивних елементів ядерних енергетичних установок є потужні потоки нейтронів, високі температури, механічні навантаження, агресивне навколишнє середовище. Під дією цих факторів матеріали зазнають розпухання (рис. 1), окрихчення (рис. 2), радіаційного росту, гідрування тощо. На сьогодні властивості радіаційних матеріалів є визначальним чинником, що обмежує комерційні переваги і безпеку ядерної енергетики. 

Повний текст