4. Прикладные исследования, необходимые для достижения перечисленных результатов

Прикладные исследования, включающие проведение сравнительных испытаний созданных углеродных, углеродкерамических и углерод-углеродных композиционных материалов, наноструктурированных углеродных материалов в условиях повышенных эксплуатационных нагрузок, в агрессивных средах для их специального применения в термопрочных, термостойких, коррозионно- и радиационно-стойких изделиях, энергосберегающих технологиях, антифрикционных изделиях, химической аппаратуре, металлургии, адсорбционных и газоразделительных системах, электронике.

Разработка технологий и оборудования опытных линий, создание для испытаний экспериментальных образцов материалов и изделий из них. Рабочие испытания для проверки эксплуатационных характеристик материалов и изделий в условиях повышенных температур, агрессивных сред, циклических нагрузок и в различных климатических условиях. Сравнение разработанных конструкционных углеродных материалов нового поколения с ранее имеющимися отечественными разработками, мировыми аналогами, прогнозирование дальнейшего развития технологий и уровня свойств материалов.

5. Инфраструктурные решения, необходимые для достижения перечисленных результатов

Для выполнения и координации исследовательских работ по созданию углеродных конструкционных материалов широкой номенклатуры и свойств и специализированного назначения на основе углеродного, углеводородного сырья и нанотехнологий, скорейшего внедрения результатов исследований и разработок целесообразно создание специализированной технологической платформы, включающей заинтересованных разработчиков, производителей и потребителей технологий и материалов, которая в настоящее время проходит стадию формирования.

Тематическая область «Радиационно-стойкие и жаропрочные материалы»

В данной области планируется достижение следующих общих результатов:

• создание новых радиационно-стойких материалов категории прочности КП-45 с ограниченным содержанием никеля и чистых по примесям, а также коррозионно-стойкой наплавки для корпусов реакторов повышенной мощности со сроком службы до 60 и более лет;

• радиационные испытания и уточнение закономерностей радиационного охрупчивания сварных соединений и основного металла новых радиационно-стойких сталей;

• разработка математических моделей для прогнозирования характеристик хрупкой прочности корпуса реактора из новых радиационно-стойких материалов под облучением при проектном сроке службы до 60 и более лет;

• разработка рекомендаций по усовершенствованию нормативных документов по контролю качества металла корпуса в процессе изготовления;

• разработка новых радиационно-стойких и коррозионно-стойких (свыше 100 сна) дисперсно-упрочненных оксидами (ДУО) сталей для внутрикорпусных устройств (ВКУ), а также возможностей создания составных ВКУ из ферритных и аустенитных сталей;

• радиационные испытания и исследование закономерностей изменения эксплуатационных свойств новых ДУО сталей и составных элементов ВКУ под воздействием облучения до 150–180 cна в представительном диапазоне температур;

• разработка и аттестация свойств перспективного топлива на основе легированного карбонитрида урана применительно к условиям работы твэлов реакторов ВВЭР, реакторов на быстрых нейтронах и, в том числе, реакторов космического назначения;

• радиационные испытания и исследование закономерностей поведения топлива в представительном диапазоне условий облучения.

В рамках данной тематической области предполагается развитие следующих ключевых направлений задельных исследований:

• Исследование упрочняющих и неупрочняющих механизмов радиационного охрупчивания, а также разработка прогнозных моделей радиационного и термического охрупчивания новых радиационно-стойких сталей при сроке их службы до 60 и более лет. Определение квот превосходства новых радиационно-стойких сталей по сравнению со сталями корпусов реакторов ВВЭР-440 и ВВЭР-1000.

• Оценка распухания и эксплуатационных свойств новых ДУО-сталей для ВКУ при повреждающих дозах более 100 сна по сравнению с аустенитными и феррито-мартенситными сталями.

• Оценка возможности использования составных элементов ВКУ на базе аустенитных и ферритных сталей при облучении до повреждающих доз 100 сна и более.

• Подтверждение характеристик перспективных топливных композиций при высоких уровнях выгорания (70–100 МВт сут/кг), повышенных температурах эксплуатации и линейной мощности, а также исследование поведения в нестационарных и аварийных режимах.