Domů
Jaderné elektrárny
České řešení antikorozního pokrytí jaderného paliva získalo americký patent

České řešení antikorozního pokrytí jaderného paliva získalo americký patent

Čeští vědci získali americký patent na jejich objev polykrystalického-diamantového pokrytí, které dokáže významně chránit palivové proutky proti korozi v průběhu běžného i havarijního provozu reaktoru. Výzkumníci z Českého institutu informatiky, robotiky a kybernetiky z ČVUT (CIIRC) a Fyzikálního ústavu AV České republiky získali na tuto technologii evropský patent již v dubnu minulého roku.

Mapa 94 provozovaných a 2 budovaných jaderných reaktorů na území USA; Zdroj: CIIRC ČVUT

Americký patent znamená, že „nyní máme přístup k trhu s největším zastoupením jaderných reaktorů na světě“, uvedl CIIRC. „Všech 94 provozovaných reaktorů v USA a další dva momentálně ve výstavbě mohou využít tuto patentovanou metodu ochrany palivových proutků proti korozi, která prodlouží životnost proutků v podmínkách běžného i havarijního provozu,“ dodává CIIRC.

Spolupráce ČVUT a Akademie věd

Technické řešení v roce 2015 patentovala v České republice skupina výzkumníků z obou institutů: Radek Škoda a Jan Škarohlíd, v té době z Fakulty strojní ČVUT, a dále Irena Kratochvílová, František Fendrych a Andy Taylor z AV ČR.

„Unikátní řešení je založeno na pokrytí povrchu palivových proutků tenkou polykrystalickou-diamantovou vrstvou. Velmi tenká vrstva diamantových nanokrystalů významně zhoršuje podmínky pro vznik koroze na zirkoniovém substrátu, dokonce o desítky procent,“ uvedla Irena Kratochvílová.

Palivový soubor s palivovými proutky ze slitiny zirkonia; Zdroj fotografie: CIIRC ČVUT

Antikorozní efekt polykrystalického diamantového pokrytí je velmi specifický. Kromě omezení přímého kontaktu kovového povrchu palivových proutků s okolním prostředím s rostoucí teplotou proniká uhlík do diamantové vrstvy a mění její fyzikální a chemické vlastnosti. Snižuje tak pravděpodobnost koroze zirkoniového pokrytí a průniku vody do hermetického prostoru palivového proutku.

Lepší charakteristiky zirkoniového pokrytí paliva při havarijních stavech

Patent byl podpořen dalším výzkumem a rozšířenými testy v rámci projektu Technologické agentury ČR ve spolupráci s americkou společností Westinghouse. Výzkumníci požádali o americký patent již v roce 2016 a tento měsíc (únor 2021) získali potvrzení o schválení od Amerického patentového úřadu.

Složení vrstev pokrytí palivového proutku; Zdroj: CIIRC ČVUT

Hlavním cílem tohoto výzkumu bylo předejít oxidaci zirkonia při vysokých teplotách v havarijních situacích s teplotami pokrytí překračujícími 800 °C. V průběhu této exotermické reakce se uvolňuje kromě značného množství tepla, také vodík, který může tvořit výbušnou směs. Korodující zirkoniové palivové proutky mohou prasknout a uvolnit radioaktivní izotopy do primárního okruhu elektrárny. Emise tepla také následně komplikuje chlazení aktivní zóny reaktoru a podporuje další oxidaci zirkoniové slitiny, čímž dále rozvíjí tento chemický proces. Díky polykrystalické-diamantové vrstvě dochází ke snížení pravděpodobnosti vzniku koroze na vnějším povrchu zirkoniového pokrytí jaderného paliva.

Pohled do reaktoru JE Temelín během odstávky pro výměnu paliva s charakteristickým namodralým Čerenkovým zářením. Zdroj: ČEZ

Odolnější palivové proutky s delší životností

Další výzkum potvrdil potenciál tohoto řešení i při běžných provozních teplotách reaktorů. V některých případech může dojít k předčasnému vyjmutí palivového souboru z aktivní zóny reaktoru, aby se předešlo poškození palivových proutků způsobeným tepelným namáháním a korozí. Toto patentované řešení může prodloužit životnost palivových proutků s pozitivním dopadem na životní prostředí.

Zdroj úvodní fotografie fotografie: CIIRC ČVUT

Komentáře

(1)

Miloslav Cempirek

28. únor 2021, 18:41

Patent dostane ten, kdo si ho zaplati. Je to jen potvrzeni o prvenstvi v pripade soudnich sporu. Rozhodne neni potvrzeni toho ze je to genialni napad. Patentovy urednik jen hleda, jestli neexistuje neco podobneho. Tato informace je dost nefer.

Přidat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna u komentáře
Vyžadované informace jsou označeny *
Pravidla diskuze
Veškeré příspěvky v diskuzi na webu oEnergetice.cz musí splňovat Pravidla diskuze. Přidáním příspěvku do diskuse uživatel vyjadřuje souhlas s těmito pravidly a zavazuje se je dodržovat.
Komentáře pouze pro přihlášené uživatele
Upozorňujeme diskutující, že komentáře v diskuzi budou moci přidávat již brzy pouze přihlášení uživatelé. V diskuzi se stále častěji objevují příspěvky od anonymních uživatelů, které porušují pravidla diskuze. Věříme, že díky tomuto opatření bude diskuze pod články pro všechny přínosnější.
Pokud ještě účet nemáte, je možné si jej vytvořit na stránce registrace. Pokud již účet máte, přihlaste se do něj na této stránce.
V uživatelské sekci pak můžete najít poslední vaše komentáře.
OM Solutions s.r.o.
Kpt. Nálepky 620/7, Nové Dvory, 674 01
Třebíč
IČ: 02682516
SOCIÁLNÍ SÍTĚ
© 2021 oEnergetice.cz All Rights Reserved.