Haberler

Titanyum Nitrür kaplama nükleer felaketleri önleyecek

Paylaş

TiN (Titanyum Nitrür) esaslı kaplama nükleer reaktörlerde kullanılabilecek

Titanyum nitrür ile yapılan kaplama, nükleer yakıt barındıran kapların hidrojenasyonunu büyük ölçüde azaltabilir ve ömrünü uzatabilir. Bu şekilde Fukuşima’da yaşanan reaktör patlaması gibi felaketler önlenebilir.

Nükleer santrallerde kullanılan reaktör yapısı

Reaktörlerde bulunan nükleer yakıt, günümüzde zirkonyum alaşımından üretilen özel tüplerde depolanır. Bu depolara yakıt çubukları ismi verilir. Yakıt çubukları içinde nükleer reaksiyon gerçekleşir. Su soğutucusunda gerçekleşen radyoliz ve yüksek sıcaklıklardaki su ve zirkonyumun etkileşimi sonucu hidrojen açığa çıkar. Açığa çıkan hidrojen yakıt çubuğunun mekanik özelliklerinin düşmesine ve hatta bozulmasına neden olur. Ayrıca reaktör sıcaklığı ne derece yüksek olursa o kadar fazla hidrojen salınır.

Fukuşima’da gerçekleşen nükleer felaket

I nolu istasyonda gerçeleşen kaza, aktif bölgedeki pompa ekipmanına su basması sonucunda reaktör sıcaklığı 1200°C’yi aşmıştır. Sıcaklığın bu şekilde artması buharın da artmasına sebep olmuştur. Bunun sonucunda buhar ve zirkonyum hızlı bir şekilde reaksiyona girerek büyük miktarda hidrojen oluşturdu. Biriken yüksek miktardaki hidrojen patladı ve bunun sonucunda radyoaktif felaket gerçekleşti.

Yakıt çubuklarını su ve hidrojenin etkisinden korumak için Titanyum Nitrür esaslı kaplama

Zirkonyum altlık üzerine titanyum nitrür kaplaması, DC Magnetron Sıçratma ve Vakum Ark Depozisyon olarak iki farklı teknik uygulandı. Uygulanan bu iki proseste kalınlık 2 mikronu geçmeyecek ince film kaplamalar oluşturuldu.

Performans testi uygulamalarında, titanyum nitrür kaplama, inert yapısı, yüksek sertlik değeri, yüksek aşınma direnci ve yüksek ısı direnci göstererek kendini ispatladı.

Yeni nesil reaktörlerde yanma verimliliğinin artması için sıcaklık 400 – 450°C arasında olması gerekiyor. Bu durum hidrojen açığının daha fazla olmasına sebep oluyor. Hidrojen miktarının fazla olması yakıt çubuklarının daha hızlı deformasyona uğramasına sebep olduğundan, geliştirilen titanyum nitrür kaplamalar bu sorun için çok iyi bir çözüm olarak ortaya çıktı.