Сотрудники Института высокотемпературной электрохимии УрО РАН (ИВтЭ УрО РАН) подобрали оптимальный состав расплавленных солей для атомных реакторов нового типа (жидкосолевых).
Реакторы на расплавленных солях более безопасные, экономичные и экологичные: в случае аварийного отключения расплав самопроизвольно затвердеет, отсутствие воды априори не приведет к паровым взрывам. Над созданием таких реакторов работают ученые во всем мире. Аналогов пока нет.
«В ИВтЭ УрО РАН и в УрФУ проводятся работы, достаточно значимые для Российской Федерации. В частности, наши сотрудники исследуют физико-химические свойства расплавленных солей, которые являются потенциальными средами жидкосолевых ядерных реакторов», — поясняет Юрий Зайков, научный руководитель ИВтЭ УрО РАН, заведующий кафедрой технологий электрохимических производств УрФУ.
Расплавленные соли, над составом которых работают уральские химики, могут использоваться и в качестве реакторной среды, и в качестве теплоносителя. Разработка солевых смесей с оптимальными свойствами для жидкосолевых реакторов в ИВтЭ УрО РАН проводится в рамках Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ) «Передовые производственные технологии и материалы».
«В жидкосолевых реакторах ядерные процессы будут происходить в среде расплавленных солей, которые должны удовлетворять целому ряду требований, таких как низкая температура плавления, низкая коррозионная активность, низкая вязкость, низкое давление пара, высокая теплоемкость и электропроводность, высокая растворимость фторидов актинидов и лантаноидов, низкая стоимость, низкая токсичность. Потенциальный состав расплавленной среды довольно ограничен — это некоторые фторидные, хлоридные, возможно, нитратные соли. Но, меняя содержание компонентов в смеси, мы можем получать расплавы с заданными свойствами, — поясняет заведующая лабораторией электронных процессов ИВтЭ УрО РАН Ольга Ткачева. — Мы подобрали оптимальные составы расплавленных солей, которые обеспечивают рабочую температуру реактора (500–750 °C), а также обладают теплофизическими и гидродинамическими свойствами, необходимыми для теплообменной жидкости».
Для исследования физико-химических свойств расплавленных солей в лабораториях ИВтЭ УрО РАН имеется уникальное высококлассное оборудование, такое как высокотемпературный реометр для определения вязкости, прибор для измерения температуропроводности, теплопроводности, теплоемкости при температурах от комнатной до 1600 °C методом лазерной вспышки, высокоточное оборудование для определения элементного состава веществ.
Справка
Концепции энергетического реактора на расплавах солей и твердотопливного теплового реактора возникли почти одновременно. Мир преимущественно пошел по второму пути, так как были готовые наработки военной атомной программы. Дальше всех в разработке жидкосолевых реакторов продвинулись США: в 1960-х годах в Окриджской национальной лаборатории построили реактор MSRE (Molten-Salt Reactor Experiment). Реактор отработал пять лет, затем его остановили (из-за финансовой нерентабельности), а программу закрыли. В России этой тематикой занимались с 1970-х годов. В начале 1990-х разработки также прекратились. Сегодня интерес к жидкосолевым реакторам возобновился. В 2019 году «Росатом» объявил о планах строительства исследовательского жидкосолевого реактора.
- УМНОЦ создан для объединения потенциалов образовательных и научных организаций реального сектора Свердловской, Челябинской и Курганской областей. Уральский федеральный университет выступил инициатором создания и выполняет функции проектного офиса УМНОЦ. Идею создания научно-образовательного центра поддержал Президент России Владимир Путин в ходе визита в УрФУ в июле 2019 года.
УрФУ — один из ведущих вузов России со столетней историей. Расположен в Екатеринбурге — столице Всемирных летних студенческих игр 2023 года. В Год науки и технологий примет участие в конкурсе по программе «Приоритет–2030». Вуз выполняет функции проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (НОЦ).
- УрФУ оперативный — в Telegram