随着首座核电站建成运行已逾30年，当前核电站的平均运行寿命已提升至60年，而科学家们更是展望其潜力可达100年。核能的发展在提升安全性和环境友好性方面取得了显著进步，对核电站的最大运行寿命和可靠性提出了更高要求，这促使业界不断探索能够满足最严格标准的新材料和技术。
近日，俄罗斯联邦实施的“俄罗斯联邦原子能利用领域设备、技术和科学研究发展”综合计划(RTTN)中的“先进能源系统新材料和新技术开发”项目正致力于解决这一挑战，旨在将俄罗斯核电站材料提升至新水平。该项目预计今年将转化为国家项目“核与能源新技术”。
在RTTN框架下，已启动了40多个专注于新材料研发的科学项目，涉及50多个组织。这些项目取得了一系列重要成果，包括为VVER-S和VVER-SKD压水动力反应堆开发的结构钢，这些材料有望将核电站的运行寿命延长至80年，并提高核电站的效率。此外，Rosatom正致力于高强度钢的开发，预计将于2024年底完成，该材料将用于运输型反应堆，实现轻量化至少20%。
在新材料领域，碳纤维的工业化生产也成为一大亮点。Rosatom已掌握超高强中模碳纤维的自主设计生产技术，这种材料不仅用于满足公司内部需求，还正在测试用于MC-21飞机的设计。同时，国产元件开发的压电复合材料也结合了陶瓷和聚合物的优点，在电子工业、无线电工程和通信系统中具有广泛应用前景。
数字材料科学在加速测试和创新应用方面也发挥了重要作用。通过创建定量加速测试方法，可以显著缩短核能材料从开发到论证的时间。
在3D打印技术方面，全俄罗斯航空材料研究所(VIAM)等科研机构已解决了大型核物理项目需求的许多重要问题。RTTN计划非常关注增材技术，已创造了一系列用于核能领域的3D打印机设备，如用于打印基于碳化硅的陶瓷材料和聚合物复合材料的打印机。这些新技术不仅降低了工艺成本，还显著缩短了生产时间。
展望未来，基础科学领域的一大突破将是合成元素周期表中的第119号和第120号超重元素。这一研究将有助于更好地研究核物质的结构，并模拟重元素的形成过程。作为“先进能源系统新材料和技术开发”联邦项目的一部分，计划对实验设施进行重大现代化改造，并创建一个独立的超重元素工厂。
此外，熔盐反应堆(LSR)的设计与建造也是该项目的一个重要领域。这种反应堆能够在燃料成分中使用次锕系元素，这些元素是在热电反应堆乏燃料后处理过程中形成的危险放射性废物。研究型液盐反应堆(IZHR)的开发将有助于推动这一技术的实际应用。
综上所述，新材料与技术的创新正引领核能领域进入下一个发展阶段。这些突破不仅将提升核电站的效率和安全性，还将推动全球科学技术的发展，为众多相关产业带来更高效、更环保的解决方案。
