В "Росатоме" создали более эффективное ядерное топливо

МОСКВА, 16 сен. Специалисты "Росатома" создали ядерное топливо, использование которого, как ожидается, позволит повысить эффективность эксплуатации реакторов на быстрых нейтронах, необходимых для развития атомной энергетики, сообщила пресс-служба топливного дивизиона российской атомной госкорпорации.

"В топливном дивизионе "Росатома" изготовлена и прошла приемку уникальная тепловыделяющая сборка ОС-5 на базе нитридного уран-плутониевого СНУП-топлива с жидкометаллическим подслоем: под стальную оболочку впервые был помещен металлический натрий, который "обволакивает" топливные таблетки из уран-плутониевой композиции", - говорится в сообщении.

Проведенные учеными "Росатома" исследования и расчеты показали, что использование жидкометаллического подслоя позволит улучшить характеристики тепловыделяющих элементов (твэлов) с нитридным топливом для ядерных реакторов IV поколения на быстрых нейтронах.

"Ожидается, что температура такого топлива будет ниже при сохранении параметров теплоносителя, а уран-плутониевая таблетка - меньше распухать и давить на оболочку твэла, провоцируя возможную разгерметизацию. Это позволит повысить и экономическую эффективность, и эксплуатационную надежность топлива", - отмечается в сообщении.

В реакторах на быстрых нейтронах теплоносителем выступает не вода, а жидкий металл (обычно натрий), который слабо поглощает нейтроны. Преимущество таких реакторов – способность эффективно использовать для производства энергии вторичные продукты ядерного топливного цикла (в частности, плутоний). При этом обладая высоким коэффициентом воспроизводства, "быстрые" реакторы могут производить больше потенциального ядерного "горючего", чем потребляют, а также "дожигать" (то есть утилизировать с выработкой энергии) высокоактивные трансурановые элементы (актиниды), остающиеся после переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). Для сравнения, в реакторах на тепловых нейтронах, составляющих основу современной атомной энергетики, используется только около 1% урана, оставшиеся 99% направляются на временное хранение или утилизируются как радиоактивные отходы.

СНУП-топливо – смешанное нитридное уран-плутониевое топливо, в котором делящийся материал (смесь урана и плутония) представлен в форме соединения азота, мононитрида, вместо стандартного диоксида урана. Такое топливо разрабатывается для перспективных реакторов на быстрых нейтронах с натриевым и свинцовым теплоносителем. Свойства СНУП-топлива позволяют делать реакторы более компактными, а также дадут возможность упростить производство свежего ядерного топлива с использованием делящихся материалов, полученных после переработки ОЯТ.

Изготовление сборки ОС-5 – часть масштабной программы работ по повышению эффективности смешанного нитридного уран-плутониевого СНУП-топлива для инновационного реактора на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300, который в рамках стратегического отраслевого проекта "Прорыв" строится в Северске Томской области в составе опытно-демонстрационного энергокомплекса (ОДЭК), относящегося к новому, IV поколению технологий мировой атомной энергетики.

Ученые и инженеры "Росатома" с 2014 года выполняют опытно-промышленную эксплуатацию СНУП-топлива в реакторе БН-600 энергоблока №3 Белоярской АЭС и послереакторные исследования облученных твэлов. Таким образом экспериментально подтверждается и поэтапно обосновывается все более высокая глубина выгорания СНУП-топлива. Сборка ОС-5 изготовлена на Сибирском химическом комбинате в Северске Томской области (СХК, предприятие топливного дивизиона "Росатома") в кооперации с коллегами из топливного, научного и машиностроительного дивизионов атомной госкорпорации. После согласования со стороны Ростехнадзора, инновационное топливо пройдет опытно промышленную эксплуатацию в реакторе БН-600.

"Работа наших ученых по развитию технологий нитридного СНУП-топлива имеет стратегическое значение для атомной энергетики будущего. У нас есть опыт эксплуатации "быстрого" реактора БН-800 (на энергоблоке №4 Белоярской АЭС - ред.) с полной загрузкой оксидным МОКС-топливом. Нитридное топливо – более плотное, а значит потенциально более экономически эффективное… Наша конечная цель – не только использовать те преимущества, которое дает замыкание ядерного топливного цикла в реакторах на быстрых нейтронах, но и сделать эти установки максимально конкурентоспособными на рынке электроэнергии и мощности по сравнению с другими видами генерации", - отметил старший вице-президент по научно-технической деятельности управляющей компании топливного дивизиона "Росатома" АО "ТВЭЛ" Александр Угрюмов, слова которого приведены в сообщении.