• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
14.06.2022
ТПУ
596

В ТПУ сделали шаг для создания устойчивых к радиации и водороду композитов

4.6

Ученые Томского политехнического университета выяснили, как изменяются микроструктура и свойства наноразмерных многослойных покрытий с чередующимися слоями циркония и ниобия после облучения протонами. Данные, полученные в результате теоретических и экспериментальных исследований, помогут в разработке композитов для ядерной энергетики, устойчивых к водородным и радиационным повреждениям.

В ТПУ сделали шаг для создания устойчивых к радиации и водороду композитов / ©Пресс-служба ТПУ / Автор: Татьяна Соловьёва

Радиационные повреждения и накопление водорода — один из основных факторов, ограничивающих срок службы конструкционных материалов в водородной и ядерной энергетике. Специалисты Инженерной школы ядерных технологий ТПУ совместно с коллегами из Польши и Беларуси разрабатывают композиты с улучшенными физико-механическими свойствами. Перспективным направлением создания таких материалов является нанесение на них наноразмерных покрытий с чередующимися слоями циркония и ниобия.

«Граница раздела между двумя материалами — достаточно специфическая структура. Образующиеся в ней дефекты могут аннигилировать, что придает материалу способность к самовосстановлению. В конечном итоге это делает его устойчивым к облучению. Любопытно, что такой эффект наблюдается не на каждой границе между слоями. Нашей задачей было понять причину этого явления и выявить закономерности», — рассказывает один из авторов статьи, доцент отделения экспериментальной физики ТПУ Роман Лаптев.

©Пресс-служба ТПУ

Во время эксперимента на пластины кремния напылялись несколько чередующихся слоев ниобия и циркония. Ученые анализировали комплекс физико-механических свойств материала, затем подвергали его облучению протонами на ускорителе в Объединенном институте ядерных исследования (Дубна), где в дальнейшем выполнялся анализ с помощью пучков позитронов. Потом ученые в ТПУ анализировали структуру и комплекс физико-механических свойств образцов, подвергшихся радиационному воздействию.

«Экспериментальные исследования и комплексный теоретический анализ показали, что неравномерное накопление протонов на границах раздела обусловлено разными коэффициентами диффузии в слоях циркония и ниобия. Высокая скорость диффузии атомов водорода в слоях ниобия приводит к их интенсивной миграции из объема на ближайшую границу, где эти атомы захватываются и распределяются.

©Пресс-служба ТПУ

При этом в слоях циркония, где скорость диффузии заметно ниже, в результате происходит накопление атомов в объеме слоя в соответствии с профилем облучения. Кроме того, на поведение материала влияет толщина отдельных слоев. Контролируя порядок слоев и их толщину, в перспективе можно получать композиты с заданными свойствами», — комментирует Роман Лаптев.

В дальнейшем ученые планируют изучить поведение композитов на основе наноразмерных металлических многослойных систем при облучении гелием. Полученные данные позволят разработать рекомендации по выбору оптимальных параметров нанесения наноразмерных слоев из циркония и ниобия для создания композиционных материалов, устойчивых к водородным и радиационным повреждениям. Исследование проводится при поддержке гранта Российского научного фонда. Результаты опубликованы в журнале Materials.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Томский политехнический университет — старейший технический вуз в азиатской части России и один из лучших инженерных университетов страны. Входит в топ-10 национальных, топ-100 международных предметных рейтингов и участвует в программе «Приоритет 2030». ТПУ — признанный научный и образовательный центр мирового уровня в области атомной и водородной энергетики, добычи и транспорта нефти и газа, IT, неразрушающего контроля, энергетики и электротехники, электроники, нанотехнологий, биотехнологий. В нашей колонке рассказываем о последних результатах работы ученых Томского политеха. О самом главном — просто и интересно.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

21 июня
Александр Березин

Разные группы ученых предсказывали существование реликтовых гравитационных волн еще десятки лет назад. Однако, когда такое открытие в 2020-х годах действительно сделали, оказалось, что обнаруженные гравиволны несовместимы практически со всеми конкретными предсказаниями, кроме одного.

Сегодня, 11:35
Андрей

Палеонтологи обнаружили нового рогатого динозавра на границе Канады и США — животное прозвали локицератопсом в честь бога Локи из скандинавских мифов. Однако факт, что это самостоятельный вид, будет оспариваться, потому что у локицератопса было исключительно много соседей. И судя по всему, в Северной Америке открыли еще далеко не всех динозавров.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

20 июня
МПСУ

Эмоциональное выгорание ИТ-специалиста напрямую связано с его личностными характеристиками. С профессиональными перегрузками и стажем связи нет. К такому выводу пришли ученые МПСУ, которые исследовали ИТ-специалистов двух компаний. Жизнестойкость, то есть способность человека выдерживать стрессовые ситуации без снижения успешности деятельности, в совокупности с внутренней положительной мотивацией формируют иммунитет к эмоциональному выгоранию специалиста в ИТ-сфере. Блокаторами стали интерес к работе и профессиональная удовлетворенность.

21 июня
Александр Березин

Разные группы ученых предсказывали существование реликтовых гравитационных волн еще десятки лет назад. Однако, когда такое открытие в 2020-х годах действительно сделали, оказалось, что обнаруженные гравиволны несовместимы практически со всеми конкретными предсказаниями, кроме одного.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно