Сплавы циркония – это основной материал атомной промышленности во всем мире. На сегодняшний день на рынке лидируют российские материалы.

Ульяновский государственный университет, сотрудничая с Высокотехнологическим научно-исследовательским институтом неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара и Курчатовским институтом, уже более 10 лет занимается задачами моделирования свойств реакторных материалов.

В 2019 году исследователи опорного вуза провели эксперимент, заслуживающий отдельного внимания. «Было выполнено атомистическое моделирование первичного радиационного повреждения цирконий-ниобиевых сплавов на массиве около миллиона атомов с различной атомарной долей ниобия. Исследована эволюция каскадных процессов с энергией первично выбитых атомов 10 кэВ, в матрице гексагональной плотно упакованной решетке циркония, содержащего шаровое бинарное включение Nb-20%Zr с объемно центрированной кубической решеткой, при нулевой начальной температуре. Было установлено, что каскадный процесс протекает по поверхности включения, практически не проникая в его структуру. Наблюдается значительная концентрация ниобия вблизи поверхности бинарного включения. Уже на стадии первичного радиационного повреждения происходит частичное изменение состава бинарной частицы, атомы ниобия «уходят» из включения в матрицу циркония», – рассказал проректор по научной работе и информационным технологиям УлГУ Виктор Голованов.

Используя полученные данные, можно технологически подбирать условия для стабилизации структуры и состава сплава циркония при нейтронном облучении для обеспечения его высоких эксплуатационных свойств как материала оболочки тепловыделяющего элемента ядерного реактора.