Как изобреталась сталь: исследования ученых #МИФИ позволили создать материалы для реакторов нового поколения

Энергетическая программа России и ряда других стран, например, Китая и Индии, предусматривает строительство в XXI веке реакторов нового поколения на быстрых нейтронах (в России это реакторы серии БН-800, БН-1200 и др.). Отличительной особенностью этих установок является их экономические показатели, достигаемые путем глубокого выгорания ядерного топлива. Но здесь существует проблема: при проектировании таких реакторов требуется разработка совершенно новых, радиационно-стойких и, одновременно, жаропрочных конструкционных материалов для активной зоны реакторов.
До последнего времени разработка таких материалов, использующихся в активной зоне реакторов на быстрых нейтронах, велась в направлении создания или улучшения сталей аустенитного класса. Однако при достигнутой в настоящее время в реакторе БН-600 глубине выгорания ядерного топлива около 12 %, основная оболочечная аустенитная сталь ЧС-68 перестает удовлетворять предъявляемым требованиям, в первую очередь не удовлетворяется стойкость против радиационного распухания, которое достигает 10-15 %.
Именно поэтому в последние десятилетия во всем мире ведутся интенсивные исследования и разработки в другом направлении - создании сталей на хромистой основе, поскольку распухание таких сталей значительно меньше, чем сталей аустенитного класса. Однако исследования показали, что и хромистые стали имеют свой недостаток: у них низкая жаропрочность по сравнению с аустенитными сталями при условиях, характерных для активных зон реакторов на быстрых нейтронах.
Чтоб решить эту задачу сотрудники кафедры «Физические проблемы материаловедения» МИФИ направили свои силы на создание дисперсно-упрочненных оксидами (ДУО) жаропрочных радиационно-стойких хромистых сталей на мартенситной, ферритно-мартенситной или ферритной основах. По ожиданиям ученых, этот материал должен был дать ряд существенных преимуществ в механических и жаропрочных свойствах перед традиционно используемыми хромистыми сталями.