W Polsce powstaje centrum materiałów przyszłości

Polska ma szansę zostać liderem w opracowywaniu materiałów przyszłości. Już niedługo w Świerku ma powstać Centrum Doskonałości NOMATEN, które będzie opracowywać nowe materiały na potrzeby chemii, radiofarmaceutyków czy przemysłu jądrowego. W centrum będą badane materiały odporne na ekstremalne warunki pracy przy wykorzystaniu m.in. symulacji komputerowych.

2018-03-15 09:05:54

Dzięki tak opracowanym materiałom technologia reaktorów HTR mogłaby się stać polską specjalnością. Dodatkowo energetyka jądrowa pozwoliłaby zmniejszyć import gazu i dostarczałaby energię oraz ciepło.

– Celem projektu jest opracowanie ośrodka, który zajmowałby się badaniami w zakresie nowych materiałów pracujących w ekstremalnych warunkach – wysokich temperaturach, promieniowaniu i korozji – zarówno dla energetyki jądrowej, jak i dla współczesnej chemii i przemysłów energetycznych. Wreszcie możemy opracowywać materiały dla nowych generacji reaktorów jądrowych, które będą produkować albo energię, albo ciepło w Polsce – mówi w rozmowie z agencją Newseria Innowacje prof. dr hab. Jacek Jagielski, dyrektor Departamentu Fizyki Materiałów w Narodowym Centrum Badań Jądrowych.

Materiały odporne na ekstremalne warunki pracy, wytrzymałe, odporne na korozję, wysokie temperatury i promieniowanie są niezbędne m.in. przy konstrukcji reaktorów jądrowych nowych generacji i reaktorów termojądrowych, także w przemyśle kosmicznym. Jak podkreśla ekspert, nowo powstały ośrodek pozwoli nie tylko na wymyślanie optymalnego materiału i znalezienie dla niego odpowiedniego zastosowania.

– Chcemy zacząć od symulacji komputerowych, które umożliwią przewidzenie, w jaki sposób dany materiał zareaguje na ekstremalne środowisko, takie jak rdzeń reaktora albo wnętrze instalacji chemicznej. Na tej podstawie będziemy próbowali stworzyć komputerowy model materiału, który umożliwi przewidzenie, w jaki sposób będzie się zmieniała jego struktura. Kiedy nabierzemy zaufania do tego, że ta struktura jest już w poprawny sposób opisana, zaczniemy za pomocą modeli konstytutywnych i metod elementów skończonych symulować jego własności mechaniczne – tłumaczy prof. Jacek Jagielski.

Oprócz symulacji komputerowych naukowcy będą wykorzystywać różne metody analityczne, które pozwolą zbadać strukturę materiału i własności funkcjonalne, np. wytrzymałość czy odporność. Dodatkowo materiały będą miały własności, które będzie można przewidzieć w okresie eksploatacji, przy instalacjach jądrowych nawet na okres 60–100 lat. Wytypowano już pierwszy materiał, nad którym będą pracować naukowcy.

– Nowe stopy na bazie niklu mają szanse na wysokotemperaturowe zastosowania. Z jednej strony są odporne na wysokie temperatury, z drugiej strony na defektowanie radiacyjne, dlatego mogą znaleźć zastosowanie np. w wymiennikach ciepła albo w turbinach zasilanych reaktorami HTR – mówi ekspert NCBJ.

Zapotrzebowanie na takie materiały jest ogromne, m.in. w branży chemicznej, gdzie nośnikiem ciepła jest para wodna o temperaturze 450–550 st. C. Dlatego projekt NOMATEN jest bezpośrednio związany z Polskim Programem Energetyki Jądrowej i programem budowy reaktorów wysokotemperaturowych chłodzonych gazem, tzw. HTR.

– To w tej chwili jedyna technologia jądrowa umożliwiająca produkowanie pary technologicznej o temperaturze 550 st. C, która jest podstawą przemysłu chemicznego. Celem jest uniezależnienie się od dostaw gazu – gdyby zastąpić instalacje opalane gazem czy węglem reaktorami jądrowymi, moglibyśmy ograniczyć import gazu o 25 proc., a jednocześnie technologia reaktorów HTR mogłaby się stać polską specjalnością w UE – przekonuje prof. Jagielski.

Energetyka jądrowa zdaniem eksperta jest Polsce niezbędna. Przepisy Unii Europejskiej nakazują ograniczenie emisji dwutlenku węgla do 550 g/kWh. Taka emisja jest niemożliwa do osiągnięcia w blokach węglowych nawet przy ich wysokiej sprawności.

– Albo natychmiast zaczniemy uzupełniać produkcję energii z węgla za pomocą technologii bezemisyjnych, żeby zejść na średnią wartość poniżej 550 g, albo będziemy płacić wysokie kary za emisję dwutlenku węgla, zamkniemy wszystkie elektrownie węglowe i postawimy bloki opalane gazem importowanym z Rosji. Jeżeli chcemy mieć prąd w gniazdku, musimy wybrać jedną z tych dróg, a moim zdaniem najbardziej racjonalna jest energetyka jądrowa – podsumowuje prof. dr hab. Jacek Jagielski.

ZNAJDŹ NAS: