AP23489285 – Cтугегі сынғыштығы және гелий ісіну нәтижесінде екі фазалы литий керамикасының бұзылу процестерін зерттеу
Мақсаты – Жобаның мақсаты тритий өндіруге арналған керамикалық бланкет материалдарындағы сутегі сынғыштығы және гелий ісіну процестерін модельдейтін протондар мен гелий иондарының жоғары дозалы сәулеленуінде LiAlO2 – Li2ZrO3 қосылыстарына негізделген екі фазалы керамикадағы ыдырау процестерін зерттеу болып табылады.
Жобаның өзектілігі: Жобаның өзектілігі энергия тұтынудың тұрақты өсуі мен қазба отындарды пайдалануды қысқарту қажеттілігіне байланысты күшейіп отырған энергетикалық дағдарыспен негізделеді. Осындай жағдайда баламалы энергия көздерін дамыту ерекше маңызға ие, олардың ішінде термоядролық және сутектік энергетика перспективалы бағыттар болып табылады. Бұл бағыттар дәстүрлі ядролық энергетикамен салыстырғанда экологиялық тәуекелдерді төмендететін сутегі мен тритий сияқты қауіпсіздеу отынды пайдалануға негізделген. Сонымен қатар, ұзақ өмір сүретін радиоактивті қалдықтардың түзілуін азайту маңызды артықшылық болып табылады. Сонымен бірге, термоядролық энергетиканың тұрақты дамуы қажетті мөлшерде тритиймен қамтамасыз ету мәселесімен шектеледі. Қазіргі таңда қолданылатын тритий өндіру әдістері өсіп келе жатқан сұранысты толық қамтамасыз ете алмайды. Осыған байланысты тритий өндірудің тиімді технологияларын іздеу ерекше өзектілікке ие. Перспективалы шешімдердің бірі – тритий Li(n,α)T ядролық реакциясы нәтижесінде түзілетін литийқұрамды керамикаларды қолдану болып табылады. Радиациялық зақымданулар мен деградациялық процестерге жоғары төзімділігімен ерекшеленетін екіфазалы керамикалық материалдар ерекше қызығушылық тудырады. Оларды қолдану термоядролық реакторлар жағдайында материалдардың сенімділігі мен ұзақ мерзімділігін арттыруға мүмкіндік береді, бұл зерттеу бағытының жоғары өзектілігін айқындайды.
Ғылыми жетекші: Ph.D. докторы, Блынский Петр Александрович
Күтілетін және қол жеткізілген нәтижелер: Жоба аясында LiAlO₂–Li₂ZrO₃ жүйесіндегі екіфазалы керамикалар алынып, олардың құрылымдық (фазалық құрамы, кристалдық тор параметрлері, тығыздығы, кеуектілігі, жарықшаққа төзімділігі) және жылуфизикалық (жылуөткізгіштік) қасиеттері синтез жағдайларына байланысты зерттелді. Механоактивация әдісімен алынған үлгілерге кейінгі термиялық өңдеумен кешенді сипаттама жүргізілді. Li₂ZrO₃ үлесінің артуы механикалық беріктікті, қаттылықты және жарықшаққа төзімділікті арттыратыны, ал LiAlO₂ басым болған жағдайда жылуөткізгіштік жоғарылайтыны анықталды. Фазалар қатынасының өзгеруі кеуектілікке әсер етіп, Li₂ZrO₃ басым болғанда оның төмендеуіне және механикалық тұрақтылықтың артуына әкелетіні көрсетілді. Жоғары дозалы протондық сәулелену кезінде керамикалардың сутектену механизмдері зерттеліп, олардың құрылымдық, беріктік және жылуфизикалық қасиеттерінің өзгеру заңдылықтары анықталды. Екіфазалы керамикалардағы фазалар аралық шекаралардың термиялық кеңеюді шектеп, гелийдің диффузиясына тосқауыл ретінде әсер етіп, газдық ісіну процестерін баяулататыны анықталды. Бірфазалы керамикалар жоғары температуралы сәулелену кезінде құрылымның тұрақсыздануымен және беріктіктің төмендеуімен жүретін жедел деградацияны көрсететіні дәлелденді. Ал екіфазалы материалдар радиациялық тұрақтылығы жоғары және ақаулардың дамуы баяу жүруімен ерекшеленеді. Сәулелену флюенсінің артуы құрылымдық ретсіздіктің күшеюіне және ақаулардың тереңдігіне әсер ететіні, бұл радиациялық ақаулардың үлгі ішінде диффузиялық қайта таралуымен байланысты екені анықталды. Алынған нәтижелер LiAlO₂–Li₂ZrO₃ екіфазалы керамикаларының термоядролық реакторлар жағдайында қолдануға перспективалы материал екенін дәлелдейді.