Na začátku loňského roku se naše plzeňské laboratoře rozrostly o unikátní zařízení, které otevírá nové možnosti ve výzkumu moderních materiálů. Jde o technologii izostatického lisování za tepla, známou pod zkratkou HIP (Hot Isostatic Pressing). Tato metoda spojuje vysokou teplotu a tlak a umožňuje tak měnit vnitřní strukturu materiálů do té míry, že se z nich stávají pevnější, odolnější a spolehlivější součásti například pro energetiku či jaderný výzkum.
Nově instalovaná jednotka je vybavena molybdenovou pecí, která dokáže zpracovávat vzorky o průměru až 210 milimetrů a výšce 400 milimetrů při teplotách dosahujících až 1400 °C. V průběhu procesu působí na materiál tlak až 205 MPa – tedy více než dvoutisícinásobek atmosférického tlaku. Tato extrémní kombinace teploty a tlaku, vyvíjená v inertní argonové atmosféře, umožňuje, aby se v materiálu aktivovaly tzv. difúzní procesy a tečení (creep).
Zjednodušeně řečeno: pod vlivem těchto podmínek se uzavírají póry a necelistvosti, homogenizuje se chemické složení a dochází ke zpevnění a přeuspořádání struktury materiálu. Výsledkem jsou výrazně lepší mechanické vlastnosti, delší životnost i vyšší odolnost proti korozi – klíčové faktory třeba při výrobě komponent pro jaderné reaktory nebo při vývoji nových slitin pro extrémní podmínky.
Velkou výhodou plzeňského zařízení je také schopnost rychlého ochlazování. Díky tzv. URQ režimu se dá velmi účinně měnit teplota v peci, což umožňuje vznik i specifických „zákalných“ struktur, které mohou materiálu dodat další zajímavé vlastnosti. Zařízení je navíc šetrné k životnímu prostředí – většinu argonové atmosféry totiž dokáže zregenerovat a znovu použít, čímž snižuje spotřebu plynu i provozní náklady.
Nová technologie už dnes hraje důležitou roli ve výzkumných projektech. Podílí se zejména na výstupech poskytnuté institucionální podpory, na projektu TAČR Théta 2, který se zaměřuje na povrchové zpracování komponent reaktorů s kapalným fluoridovým palivem, nebo na projektu NCK II: CANUT II – Aditivní technologie oprav, kde pomáhá zdokonalovat materiály vyráběné 3D tiskem.
A výsledky? Přestože byla jednotka uvedena do provozu teprve nedávno, už přinesla zajímavé poznatky, které naši odborníci prezentovali na mezinárodních konferencích a které nyní procházejí recenzním řízením v odborných časopisech.
V dalších letech bude plzeňská jednotka HIP hrát klíčovou roli při vývoji nových materiálů pro malé modulární reaktory, solemi chlazené reaktory i fúzní aplikace. Jinými slovy – technologie, která dnes pracuje v našich laboratořích, může už brzy pomáhat utvářet materiálovou základnu energetiky budoucnosti.
