Молодой ученый из ИФПМ СО РАН удостоена медали Российской академии наук
В июне Президиум Российской академии наук присудил медали с премиями для молодых ученых по итогам конкурса 2025 года. Среди лауреатов наша коллега из Института физики прочности и материаловедения им. В.Е. Панина СО РАН – кандидат физико-математических наук Надежда Полехина, старший научный сотрудник лаборатории физического материаловедения сталей и сплавов. Ее работа на тему «Научные основы разработки конструкционных материалов для активной зоны реакторов нового поколения» признана одной из лучших в направлении «Проблемы машиностроения, механики и процессов управления».
– Мир стремительно наращивает потребление электроэнергии, но ресурсы планеты ограничены. Уголь, нефть и газ рано или поздно исчерпаются, поэтому человечество движется от тепловой энергетики к ядерной, а в перспективе – к термоядерной. Ключевая задача ученых-материаловедов – создать такие конструкционные материалы, которые выдержат экстремальные условия внутри современных реакторов: высокие температуры, мощное радиационное облучение и агрессивные теплоносители (вода или жидкие металлы), – отметила Надежда Александровна.
В составе научного коллектива под руководством доктора физико-математических наук И.Ю. Литовченко она исследует закономерности структурно-фазовых превращений в ферритно-мартенситных и аустенитных сталях, являющихся многокомпонентными системами. Производя термические или термомеханические воздействия на материал, ученые наблюдают, каким образом они влияют на изменение его структуры, физических и механических свойств. Как поясняет исследователь, зная и понимая закономерности фазовых превращений, можно контролировать микроструктуру материала и его свойства, необходимые для работы в столь экстремальной среде, а также исключить образование нежелательных высокотемпературных фаз, способных привести к охрупчиванию и преждевременной потере прочностных свойств.
Достигать значимых результатов томским материаловедам помогает комплексный подход: теоретическое моделирование фазовых диаграмм с помощью специализированных программных пакетов, выплавка экспериментальных образцов, их аттестация современными методами микроструктурного анализа (просвечивающая и растровая электронная микроскопия, оптическая металлографии и рентгеноструктурный анализ) и механические испытания.
В рамках хоздоговоров с АО «Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара» (ВНИИНМ) – головной организацией Госкорпорации «Росатом» – ученые исследуют микроструктуру и свойства новых ферритно-мартенситных сталей, которые, в том числе, планируется использовать в проекте реактора БРЕСТ-ОД-300, строящегося под Северском, как альтернативу традиционным материалам.
Другим направлением научных исследований томских материаловедов в последние годы является разработка малоактивируемой хромомарганцевой аустенитной стали, не содержащей никеля. Отработанные детали реакторов, изготовленные из такого материала, потребуют глубокого захоронения на срок не в тысячу, а в сто лет, после чего их можно будет безопасно перерабатывать роботами.
Ученые выявили, что для обеспечения баланса прочности и коррозионной стойкости новой стали при 26-28 массовых процентов марганца оптимальное содержание хрома в ней должно составлять 9-11 массовых процентов. Дело в том, что при повышенном содержании хрома при высоких температурах твердый раствор стали начинает ускоренно распадаться, что способствует выделению в большом количестве карбидных фаз и в итоге приводит к охрупчиванию материала. Если же в стали его содержится слишком мало, то сразу ухудшается ее коррозионная стойкость. Результаты дореакторных испытаний показали, что механические свойства новой малоактивируемой хромомарганцевой аустенитной стали превосходят свойства используемых сейчас хромоникелевых сталей, что делает этот материал экономичным и привлекательным с точки зрения экологической безопасности.
© Пресс-служба ТНЦ СО РАН
