Электрические сети энергосистем Турбины тепловых и атомных электростанций Развитие атомной энергетики Анализ мирового энергетического рынка Воздействие радиации на человека Машиностроение для энергетики

ЭКОР - материал XXI века

Новый материал, запатентованный в России и имеющий торговый знак ЭКОР®, был разработан группой ученых из различных отраслевых научно-исследовательских институтов России. В результате разработки материала и всестороннего исследования его свойств был создан ряд кремнийорганических эластомеров, обладающих уникальным комплексом свойств. В первую очередь это относится к высокой радиационной стойкости материала, поскольку первоначальной целью его разработки являлась консервация аварийного 4 блока Чернобыльской АЭС. Данная работа была проведена при финансовой и организационной поддержке МСОО «Евразийское физическое общество».

В настоящем сообщении мы рассмотрим потенциальные возможности применения материала ЭКОР как в области атомной техники и промышленности, так и в других отраслях производственной деятельности.

Конкурентоспособность материала ЭКОР основывается на уникальности присущего ему комплекса свойств. К ним в первую очередь относятся: широкий диапазон плотности, высокая коррозионная стойкость в растворах минеральных кислот, высокая радиационная стойкость, негорючесть, возможность регулирования теплопроводности, водонепроницаемость и гидрофобность, сорбционная инертность, высокие электроизоляционные параметры, высокая адгезионная активность, устойчивость к климатическому старению, экологическая чистота, легкость утилизации.

Такие показатели характеризуют исключительную рентабельность и перспективность ЭКОРа среди материалов, традиционно применяемых сегодня в атомной промышленности, авиации, космонавтике, различных видах транспорта и других.

Например, в атомной технике ЭКОР незаменим в технологических процессах обращения с ядерным топливом и различного вида радиоактивными отходами (РАО). С помощью ЭКОРа можно создавать надежные гидроизоляционные и диффузионные барьеры, обеспечивающие защиту от неконтролируемого распространения радионуклидов в окружающую среду.

ЭКОР с успехом можно использовать в качестве матрицы для инкорпорирования измельченных или порошкообразных РАО. ЭКОР применим также и для контейнерной упаковки РАО как для транспортировки, так и в технологии обработки РАО для длительного контролируемого и неконтролируемого захоронения. Кроме того, ЭКОР незаменим при необходимости консервации загрязненных радионуклидами помещений, зданий и сооружений, в том числе снятых с эксплуатации, путем их частичного или полного омоноличивания.

Велики перспективы применения ЭКОРа при создании современных региональных хранилищ РАО. Имея высокие показатели радиационной стойкости, материал ЭКОР обладает уникальной устойчивостью к старению. В условиях средней полосы России срок его службы неопределенно длителен. Экспериментально-расчетным путем показано, что степень деструкции материала за каждые сто лет эксплуатации в естественных природных условиях не превышает 0,06%.

Весьма выгодным представляется применение ЭКОРа в качестве покрытия (как внутреннего, так и наружного) емкостей и контейнеров для РАО, увеличивающего ресурс их эксплуатации, поскольку выщелачиваемость ЭКОРа в нейтральных солевых растворах минеральных кислот практически отсутствует.

В качестве альтернативного традиционно применяемым сегодня процессам фиксации в матрице битума или цемента низко- и среднеактивных РАО можно рассматривать процесс инкорпорирования в матрицу ЭКОРа такого вида радиоактивных отходов. В ходе лабораторных экспериментов с имитаторами типичных для атомной промышленности РАО (ионообменные смолы, сорбенты, соли, золы и т.п.) была показана возможность их надежного капсулирования в матрицу ЭКОРа. При этом по сравнению с цементом или битумом эффективность ЭКОРа значительно выше, так как он позволяет внедрить в собственную матрицу и надежно зафиксировать в ней в 4-6 раз больше РАО на единицу массы матрицы, чем традиционные материалы.

Широкие возможности имеет ЭКОР в решении проблем эксплуатации действующих АЭС. Его с уверенностью можно рекомендовать в качестве теплоизоляционного материала на паропроводах парогенераторов АЭС, а также изолирующего и пожарозащитного материала в трубных коридорах и кабельных проходках в помещениях реакторного блока и машинного зала АЭС. В настоящее время проводятся полномасштабные испытания опытных модулей в лабораторных условиях и на площадке АЭС.

Перспективным следует считать радиационностойкий ЭКОР и в проблемах снятия АЭС с эксплуатации, где потребуется достаточно долговременная консервация реакторных блоков в ходе естественного спада наведенной активности в конструкционных материалах. То же касается и снятия с эксплуатации и демонтажа атомных подводных лодок. Применение ЭКОРа (даже в случае омоноличивания крупногабаритных конструкций) дает возможность в будущем легко провести расконсервацию, так как он доступен обработке любым, даже самым примитивным режущим инструментом. Очень важным фактором является то, что при расконсервации объектов, обработанных ЭКОРом, объем получаемых отходов, большая часть которых не радиоактивна, по крайней мере, на порядок меньше, чем при применении цементов или других известных консервантов.

По нашему мнению ЭКОР должен привлечь внимание служб, связанных с ликвидацией чрезвычайных ситуаций. Простота синтеза ЭКОРа, заключающаяся в смешении двух компонентов без какого либо дополнительного воздействия, позволяет создать мобильные установки, обеспечивающие возможность оперативной ликвидации радиационных или других техногенных и экологически опасных аварий, связанных, например, с распространением в окружающей среде токсичных или ядовитых веществ.

Материал ЭКОР по своим характеристикам вполне конкурентоспособен, а по некоторым (высокая адгезия, термостойкость, долговечность, технологичность синтеза) превосходит используемые сегодня материалы. В первую очередь это относится к возможности создания противопожарных конструкций и защитных кожухов на объектах, представляющих собой потенциальную пожарную опасность. К ним можно отнести практически все виды транспорта, а особенно морской и авиационный. С помощью ЭКОРа могут быть созданы защитные элементы и спецодежда пожарных для случаев, где применение известных средств не может достичь нужного эффекта.

В качестве примера можно привести применение ЭКОРа как теплоизоляционного материала для обеспечения сохранения информации в штатных контейнерах защищенного бортового накопителя полетной информации (так называемого «черного ящика»). Такие реальные изделия с применением ЭКОРа прошли комплекс испытаний на сверхскоростные ударные нагрузки и противопожарную стойкость. Испытания показали, что свойственные ЭКОРу параметры, такие как высокая адгезия, заданные упругие свойства, низкая теплопроводность и теплостойкость обеспечили 100%-ое сохранение информации в накопителе. Кроме того, применение ЭКОРа позволило исключить в конструкции изделия необходимость применения сложных крепежных и амортизирующих узлов для модуля памяти, помещаемого в контейнер.

Кроме того, материал применен в демонстрационном варианте в помещениях аварийного 4 блока Чернобыльской АЭС в качестве гидроизолирующего покрытия для предотвращения неконтролируемого распространения в окружающую среду оставшихся в блоке ядерных материалов под воздействием грунтовых вод и атмосферных осадков, а также в качестве пылеподавляющего материала для поверхностей загрязненных радионуклидами.

С помощью материала типа ЭКОР выполнено защитное покрытие на токоподводах печи остекловывания высокоактивных радиоактивных отходов ЭП-500/4 Производственного объединения «Маяк». Покрытие было применено для одновременного решения следующих задач: гидроизоляция и сопротивление гидронапору токоподводов, коррозионная защита токоподводов, электроизоляция токоподводов. Режим эксплуатации покрытия имеет непрерывный длительный ресурс, давление воды в токоподводах 1,7 ати, температура эксплуатации 50-250°С, концентрация паров азотной кислоты до 1 моль/литр.

Из материала типа ЭКОР изготовлены 3 серии уплотнительных элементов (от 200 до 1000 мм в диаметре) контейнеров различного назначения для Горнохимического комбината (г. Железногорск, Красноярский край) и Сибирского химического комбината (г. Северск, Томская область). Основное назначение уплотнительных элементов это защита находящихся в контейнерах радионуклидов от воздействия влаги воздуха и предотвращение выхода содержимого в окружающую среду.

Если рассматривать возможности применения ЭКОРа в других отраслях производственной деятельности, то мы видим следующие перспективные направления: в качестве наполнителя амортизирующих конструкций, в холодильной технике, для звукоизоляции, в химической промышленности, в электротехнике, в производстве облегченных силовых конструкций.


На главную