Jednou z klíčových podmínek pro zajištění bezpečného a spolehlivého provozu nejen jaderných elektráren jsou odolné a kvalitní materiály
Oddělení Materiálové testování provádí vývoj a výzkum v oblasti materiálových zkoušek určených především pro jadernou energetiku. Oddělení se člení do tří pracovních skupin, zaměřených na problematiku mechanických zkoušek, korozních zkoušek v prostředí chladiv a na ukládání nebezpečných radioaktivních odpadů.
Skupina materiálového zkušebnictví se nachází v areálu Vědeckotechnického parku v Plzni. Mezi hlavní zaměření této skupiny je oblast statických a dynamických mechanických zkoušek za nízkých a vysokých teplot na vzduchu či v prostředí roztavených těžkých kovů nebo solí. Součástí pracoviště jsou metalografické laboratoře se světelnou a elektronovou mikroskopií pro materiálové analýzy materiálů. Dále jsou zde chemické a korozní laboratoře provádějící analýzy prvkového složení kovových materiálů. Skupina úzce spolupracuje se sekcemi napříč celou společností CVŘ jak v národních, tak v mezinárodních projektech, kde zajišťuje především mechanické zkoušky.
Mezi hlavní řešené projekty patří NCK DP28 Materiály a diagnostika pro pokročilé energetické aplikace, TA ČR – NeGeTun, IPNOP2021 – Mechanické zkoušky za vysokých teplot v prostředí Pb-16Li, VAVCEZ–HETSVAR, EUROFUSION, MEACTOS a GEMMA–JPNM EERA. V roce 2022 odstartoval mezinárodní projekt EURATOM–INNUMAT zaměřený na problematiku chování materiálů v roztavených těžkých kovech.
Ve spolupráci s průmyslovými partnery jako jsou ČEZ, MICo Servis aj. a vědecko-výzkumnými organizacemi (např. FZÚ, COMTES aj.) bude výzkumná činnost skupiny směřována do oblasti prodlužovaní životnosti komponent pomocí technologie Laser Shock Peening, aditivních technologií výroby komponent a na nové způsoby zkoušení materiálů vyrobených aditivní technologií.
Hlavním výzkumným cílem této aktivity je studium degradace materiálů v prostředí chladiv pro reaktory IV. generace. Mezi zkoumaná chladiva v rámci této aktivity patří He provozované při teplotě 750–900 °C, roztavené těžké kovy typu Pb, Pb-Li či Pb-Li a dále pak superkritická voda (SCW) s teplotou nad 374 °C a tlaku vyšším než 22 MPa. Prostředí a teplota chladiv klade velké požadavky na použité konstrukční materiály, a proto je nezbytné věnovat pozornost degradačním jevům, které na konstrukční materiály působí. Pro hodnocení degradačních procesů konstrukčních materiálů či vrstev jsou využívaný korozní smyčky a autoklávy simulující prostředí v reaktoru IV. generace.
Mezi nejvýznamnější řešené projekty patří ECC-SMART „Joint European Canadian Chinese development of small modular reactor technology”, který řeší otázky spojené s budoucí realizací malých modulárních reaktorů SCW-SMR, které využívají jako chladivo právě SCW. Jednou z klíčových otázek je výběr vhodného materiálu pro pokrytí paliva. Pro tento účel byl v rámci aktivit CVŘ navržen a spuštěn unikátní experiment, zaměřený na zhodnocení vlivu neutronového záření na korozní chování těchto materiálů v prostředí SCW, ARCHER (Advanced High-Temperature Reactors for Cogeneration of Heat and Electricity R&D) – oblast výzkumu He systémů pro rychlé reaktory, Generation IV Materials Maturity a Materials' Innovations for a Safe and Sustainable Nuclear in Europe – projekty zaměřené na výzkum v oblasti degradaci materiálů v prostředí těžkých roztavených kovů.
V rámci řešených a plánovaných projektů CVŘ spolupracuje s partnery jako jsou Škoda jaderné strojírenství, ÚJVŘež, VŠCHT Praha, COMTES, MICo Servis aj.
V oblasti ukládání nebezpečných odpadů se skupina věnuje především výzkumu, který je zaměřen na hlubinné úložiště za účelem zajištění jeho dlouhodobé životnosti a bezpečnosti. Hlubinné uložiště představuje multibariérový systém skládající se z inženýrské bariérové ochrany (zahrnující úložný obalový soubor a geotechnickou ochranu bentonitem) a z přírodní bariérové ochrany, kterou tvoří geologické prostředí. Hlavním cílem těchto bariér je zabezpečit dlouhodobou izolaci radionuklidů od okolního prostředí. V této oblasti se aktivita zaměřuje především na laboratorní výzkum (např. studiem dlouhodobého chování úložného obalového souboru, bentonitu a cementových materiálů jako bariér hlubinného úložiště) a to prostřednictvím anaerobních rukavicových boxů, vyznačujících se nízkou koncentrací kyslíku. To umožnuje studovat chování multibariérového systému za anaerobních podmínek simulujících nejdelší a konečnou fázi vývoje prostředí hlubinného úložiště.
V rámci hlubinného úložiště se CVŘ podílelo na národních (spoluřešitel veřejné zakázky pro ÚJV Řež / SÚRAO –„Výzkumná podpora pro bezpečnostní hodnocení hlubinného úložiště“) a mezinárodních výzkumných projektech (Evropský projekt JOPRAD, SITEX-II a MIND v rámci výzkumné podpory H2020).
Součástí výzkumných aktivit je rovněž oblast využití materiálů na bázi anorganických matric pro jaderný průmysl, které přispívají k dlouhodobému a bezpečnému provozu jaderných elektráren a dále řeší problematiku výzkumu a vývoje v oblastech energetiky a pokročilých materiálů. Zde jsou využívané metody, jako jsou sítová analýza velikosti částic, měření specifického povrchu, porozity a distribuce šířek pórů a jejich objemu pomocí metody sorpce plynu a dále mechanických zkoušek nebo nedestruktivní zkoušky ultrazvukem.
Na poli materiálového výzkumu spolupracuje CVŘ s mnoha partnery, jakými jsou například ČEZ , Škoda jaderné strojírenství, ÚJV Řež, VŠCHT Praha, Technická univerzita Liberec a další.
