Физики Томского политехнического института обратили внимание на то, как влияет смена внешнего диаметра тепловыделяющего компонента ядерного реактора (ТВЭЛ) на свойства маломощных АЭС при использовании ураново-ториевого топлива. Следует учитывать, что атомные станции данного вида наиболее эффективны для применения на Крайнем Севере, в других экстремальных ситуациях. Основная проблема – существенные затраты на перевозку топлива в такие труднодоступные места.
При помощи математических методов исследователи рассчитали время функционирования этого топлива и глубину истощения. Выяснилось, что оно при увеличении диаметра ТВЭЛ даёт возможность продлить ресурс топлива на 75 %. В дальнейшем эта информация приведёт к усовершенствованию маломощны реакторов. Изучение осуществлялось на средства гранта научного фонда России.
Были проведены расчёты по теплофизике, они подтвердили необходимость усовершенствования реактора, чтобы увеличить эксплуатационный ресурс и снизить выгорание топлива. Это критичные для экономики характеристики ядерных блоков, развитие которых улучшает работу реакторов. Во время исследований применялись нуклиды тория-232, урана-233 и урана-235 в различных концентрациях.
По словам доцента Томского политеха Владимира Нестерова, теплофизика способна нарушаться при любом изменении геометрии тепловыделяющих компонентов. Поэтому важны соответствующие расчёты. Нельзя допустить критических параметров теплообмена – высокой температуры ядерного топлива и оболочки ТВЭЛ. Скорость распространения теплоносителя не должна быть выше максимальной величины. При повышении диаметра ТВЭЛ эти характеристики остаются в нужном диапазоне при достижении необходимого эффекта. Причина – уменьшение плотности потока тепла с поверхности теплогенерирующего компонента.
Разработчики рассчитывают осуществить подобную разработку для реакторов, функционирующих на торий-плутониевом топливе. В этом есть перспектива, так как в окружающей среде торий распространён в 4 раза больше, нежели уран. Добытого плутония также много, но необходимо развитие технологии его обработки. Увеличение диаметра ТВЭЛ позволит решить соответствующие задачи.