Особая стойкость
От радиации страдают не только клетки человеческого тела, но и сами защитные материалы. Под воздействием ионизирующего излучения они быстро стареют и разрушаются, теряя свои свойства. Поэтому для объектов атомной энергетики ученые разрабатывают специальные материалы и изделия. И здесь нефтехимия, а именно производство радиационностойких эластомеров, играет исключительную роль. Об этом мы побеседовали с начальником единственной в стране лаборатории радиационного материаловедения Научно-исследовательского института эластомерных материалов и изделий (НИИЭМИ) Ириной Земзеревой.
Нефтехимические материалы часто используются для экранирования от воздействия радиации. Почему?
В некоторых случаях защитные рентгеноэкранирующие материалы могут стать единственным фактором сохранения здоровья людей. Но продукты нефтехимии здесь используются и в качестве комплектующих, которые обеспечивают подвижность сочленений, герметичность оборудования. В этом смысле фактически незаменимы изделия из резины.
У этих материалов должны быть какие-то особенные свойства?
Резинотехнические изделия в качестве конструкционных материалов применяются прежде всего из-за уникальной способности деформироваться на сотни процентов, не разрушаясь под действием механических нагрузок. Но чтобы материал долго работал в условиях повышенной радиации, необходимо рациональное построение рецептуры смесей. Входящие в их состав ингредиенты и защитные добавки – антирады – существенно снижают степень повреждения облучаемых резин.
Перед нами стоит задача создать уплотнители, часто отвечающие взаимоисключающим требованиям по тепло- и морозостойкости, стойкости к агрессивным средам, атмосферному воздействию (свету, озону) и так далее. Это непросто, поскольку нет материалов, отвечающих одновременно всем требованиям.
При этом часто именно уплотнения определяют качественные показатели машин, а также допустимые районы их применения. Кстати, после аварии на японской АЭС «Фукусима-1» нормы МАГАТЭ по безопасности атомных объектов были серьезно ужесточены.
В каких областях атомной энергетики используются такие изделия?
Во-первых, для оборудования, используемого при добыче и транспортировании радиоактивных материалов. Во- вторых, резина незаменима как материал для уплотнительных деталей вакуумных систем с пониженной газо-, влагопроницаемостью и улучшенными диэлектрическими свойствами. Они используются в неподвижных и полуподвижных соединениях узлов газовых центрифуг разделительного оборудования по переработке ядерного топлива. В-третьих, резинотехнические изделия применяются на АЭС и других ядерных энергетических установках. К таким изделиям относятся формовые и неформовые уплотнительные детали любой конфигурации для насосного оборудования, стыковочного устройства разгрузо-погрузочной машины ядерного реактора канального типа, для датчиков температурных перемещений трубопроводов АЭС.
Приходится создавать материалы со взаимоисключающими требованиями
Также резина необходима в системах биологической защиты, шлюзового оборудования, гидрозатворов, рентгенозащитных материалов и защитных покрытий для рабочего персонала и оборудования АЭС, систем транспортирования и хранения отработанного ядерного топлива (ОЯТ). Наконец, это сложнопрофильные длинномерные уплотнители для систем длительного захоронения ОЯТ, твердых и жидких радиоактивных отходов (ТРО и ЖРО) энергетических судовых установок, исследовательских реакторов и АЭС.
Ваша лаборатория также работает над созданием пленкообразующих покрытий. Зачем они нужны?
В последние годы ведутся работы по созданию легкосмываемого радиационно-защитного покрытия, например, для того чтобы радионуклиды не попадали в окружающую среду при транспортировке и длительном хранении ТРО. Также они незаменимы при подготовке к выводу блоков АЭС из эксплуатации, когда приходится иметь дело с оборудованием больших размеров. Фактически это металлические ТРО, не подлежащие переработке.
Их поверхность, кстати, зачастую очень сложной конфигурации, покрывается разработанными изолирующими материалами. Для этого должны использоваться эластомерные покрытия специального рецептурного состава – материалы на основе радиационностойких полимеров с введением защитных наполнителей, антиоксидантов, антиперенов, антирадов.
Какие новые исследования проводит НИИ?
В связи с растущими требованиями к оборудованию и комплектующим, используемым в атомной энергетике, мы продолжаем работы по повышению терморадиационной стойкости резин с заданными гарантийными сроками эксплуатации. Это происходит за счет модификации каучуков, подбора ингредиентов и совершенствования технологии изготовления материалов и изделий.
Для перевозки отработавшего ядерного топлива АЭС разрабатываются новые виды высоко защитных материалов, чтобы использовать их в качестве твердой нейтронной защиты контейнеров транспортирования и хранения с отработавшим ядерным топливом со сроком эксплуатации до 50 и более лет.
Еще одной важной задачей является применение экологически чистых и биологически инертных материалов с заданными коэффициентами защиты с учетом специфики радиационного поражения при различных эксплуатационных воздействиях. Это сейчас основной тренд.
Евгений Горчаков
