Российские ученые создают материал, устраняющий радиационные дефекты

В отделении экспериментальной физики Инженерной школы ядерных технологий Томского политехнического университета, кажется, нащупали способ сделать материал, который сам у себя устраняет радиационные дефекты. Руководитель проекта доцент Роман Лаптев признает, что вопросов пока больше, чем ответов, но тема очень многообещающая.

Ионизирующее излучение смещает атомы в кристаллической решетке. Поток частиц с низкой энергией приводит к образованию точечных дефектов — ​вакантных мест в решетке и межузельных атомов, поток с более высокой энергией вызывает каскад смещений. Дефекты эти довольно подвижны. Разработка ТПУ дает возможность создать многослойный материал, в котором дефекты смещаются к границам слоев и исчезают. Сейчас в отделении экспериментальной физики пытаются разобраться в механизме этого явления.

Эксперименты проводят на полученном методом магнетронного напыления композите из циркония и ниобия — ​пять слоев каждого материала толщиной около 100 нм. «Разработкой фундаментальных основ создания таких покрытий мы будем заниматься еще два года. Сейчас же хотели показать, что существуют условия, при которых дефекты покрытия будут уничтожаться. Всего на проект, по моим оценкам, потребуется 5–10 лет. У нас уже вышли две статьи по этой теме. Мы постепенно увеличиваем интенсивность облучения и наблюдаем, что дефектов не становится больше», — ​объясняет Роман Лаптев. Пока покрытие облучали в течение 120 минут. Максимальная доза — ​3,5·1016 ионов на 1 см2.

«Изначально мы позиционировали разработку как технологию для современных реакторов, но после совещания с инженерами стало понятно, что это покрытие больше подойдет для термояда и электронного оборудования», — ​продолжает Роман Лаптев. Инженеры против сложности нанесения многослойного наноматериала на твэлы: большая площадь покрытия. Идея использовать его для защиты электроники появилась всего месяц назад. Разработчики планируют в ближайшее время провести испытания на полупроводниковых приборах.

«С точки зрения практики много вопросов. Сама идея имеет потенциал в обеспечении радиационной стойкости, а применение уже будет зависеть от эксплуатационных характеристик разработки. Если мы найдем индустриальных партнеров с методиками испытания — ​мы уже много работали с такими крупными организациями, как «Росатом», — ​то определенно перейдем на этап создания технологии», — ​отмечает Роман Лаптев.