Титановые сплавы для атомной энергетики

Перспективным направлением деятельности НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей» является разработка, исследование и внедрение малоактивируемых радиационно стойких и коррозионно-стойких сплавов на основе титана для изготовления энергетического оборудования. Применение титана при разработке транспортных атомных энергоустановок нового поколения, а также конденсаторов, теплообменного оборудования и трубопроводов стационарных атомных электростанций (АЭС) позволяет достичь хороших результатов.

Освоение современных технологий производства полуфабрикатов из этих сплавов, применение их для корпусов и высокоресурсного оборудования новых проектов повышает срок службы атомных энергетических установок, экологическую безопасность, обеспечивает быстрый спад наведенной радиоактивности и возможность более экономичной утилизации выводимого из строя оборудования. Применение при изготовлении АЭУ титановых сплавов, равнопрочных с корпусными сталями, может обеспечить увеличение срока их службы до 60 лет и более, а также снижение до 40 лет времени распада радионуклидов до безопасного уровня и возможность рециклинга титана в производстве.

Компенсатор с титановым трубным пучком для стационарных АЭС

Планируется применение титановых сплавов при создании малогабаритных АЭУ (масса до 25 т, мощность до 400 кВт), которые могут доставляться любым видом транспорта в отдаленные районы страны для обеспечения электроэнергией поселков, рудников, шахт. Разработаны принципиальные технологии изготовления титановых полуфабрикатов для корпусных конструкций реакторной установки с выпуском и введением в действие нормативной документации на их промышленную поставку, а также технологии сварки и методы контроля качества материалов и сварных соединений.

Предложенное специалистами предприятия применение морских титановых сплавов при изготовлении теплообменного оборудования позволило впервые в мире решить проблему надежности парогенераторов транспортных ядерных энергетических установок (ЯЭУ) и плавучих атомных станций. Показательным является опыт применения титана в судовой энергетике ледокольного флота России, где он использовался для изготовления парогенераторов транспортных ЯЭУ проекта 22220 («Арктика», «Сибирь», «Урал», «Якутия» и др.) и проекта 10510 (строящийся ледокол «Лидер»).

Разработаны и внедрены технологии изготовления горячедеформированных труб из титановых сплавов ПТ-1М и ПТ-7М Ø325 мм, обеспечивающих полное импортозамещение производства данного вида полуфабрикатов в необходимой для строительства и ремонта заказов ВМФ номенклатуре.

Специалистами НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей» разработаны технические решения проблемы хранения, транспортировки и захоронения радиоактивных и токсичных продуктов и отходов. Предложена технология изготовления титановых герметичных цилиндрических емкостей для транспортировки и хранения радиоактивных и сопутствующих веществ в любых природных условиях (в морской или болотной воде, соляных шахтах, в море на глубине до 7 км) со сроком сохранения герметичности более 500 лет. Крупные наземные хранилища-могильники могут изготавливаться в литосварном исполнении с таким же сроком хранения.

Эффективно применение титановых сплавов для изготовления морских газотурбинных двигателей и паровых турбин. Проблемы снижения вибрации и шума могут быть решены благодаря уменьшению массы быстродвижущихся и несбалансированных деталей (шатунов, поршней, клапанов и др.). Для этой цели в НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей» созданы легко обрабатываемые горячей объемной штамповкой титановые сплавы, обладающие усталостной прочностью и термической стабильностью.

Первоочередные задачи, которые стоят перед НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей» в настоящее время:

•   создание и внедрение высокопрочных титановых сплавов с высокой термической стабильностью в условиях длительного нагружения при повышенных температурах, обеспечивающих надежную работу паротурбинного оборудования;
•   разработка титановых трубных сплавов и технологий изготовления труб с повышенной теплопроводностью, стойкостью к горячесолевой коррозии и наводороживанию;
•   создание и внедрение радиационно стойкого с ускоренным спадом наведенной активности сплава для атомной энергетики.

  Крупногабаритные сложнопрофильные штампованные заготовки рабочих турбинных лопаток из нового высокопрочного титанового сплава.