Купрін О. С. Фізико-технологічні основи синтезу захисних вакуумно-дугових покриттів на цирконієвих елементах для АЕС

Розроблені оригінальні технологічні процеси одержання та досліджені структура і властивості вакуумно-дугових наноструктурних захисних покриттів на основі Cr, Ti, Al, Fe та їх нітридів на виробах із цирконієвих сплавів. Визначено, що розроблені покриття на основі хрому та його нітриду найбільш перспективні для захисту паливних оболонок з цирконієвих сплавів, як в робочих умовах експлуатації так і при аварійних умовах у повітрі та у водяній парі. Показано, що розроблені покриття Cr та Cr/CrN в інтервалі температур (350-550 °С) є надійним бар'єром від проникнення водню і захищають цирконій від накопичення гідридів та в 10 разів підвищують корозійну стійкість макетів твелів в умовах наближених до реакторних. Створені багатошарові покриття Cr/CrN, які при товщині ~ 10 мкм, суттєво уповільнюють швидкість окислення цирконієвих сплавів у повітрі та у водяній парі при температурі 1100°С протягом не менше 3600 с. Висока стійкість розроблених покриттів обумовлена формуванням на їх поверхні щільного шару оксиду хрому. Виявлено, що нанесення іонно-плазмових покриттів призводить до підвищення об'ємно-міцністних властивостей твельних трубок. Вперше встановлено, що здобуті за допомогою вакуумно-дугового методу нанокристалічні металеві та нітридні покриття придатні для використання в умовах радіаційного опромінення.