Специалисты Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» разработали новый сплав «СВИНАТР». Он предназначен для использования в ядерном топливе в реакторах IV поколения на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем.
В России впервые в истории атомной энергетики начинаются испытания уникальных твэлов (тепловыделяющих элементов) со смешанным нитридным уран-плутониевым топливом (СНУП-топливом) с жидкометаллическим подслоем (ЖМП). Под стальную оболочку твэлов ОС-5 помещён металлический натрий, который «обволакивает» топливные таблетки. Это позволит достигнуть рекордных глубин выгорания топлива и сократить радиотоксичность «отработки». Новые тепловыделяющие сборки ОС-5 разработаны Сибирским химическим комбинатом в Томской области.
Натриевые вкладыши созданы специалистами Института промышленных ядерных технологий (ИПЯТ) Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ». Ранее учёные НИЯУ МИФИ разработали новый сплав «СВИНАТР» на основе свинца с натрием для использования в твэлах быстрых реакторов со свинцовым теплоносителем.
Твэлы с таким ЖМП сейчас проходят испытания в составе экспериментальных сборок в реакторе БОР-60. Он находится в Государственном научном центре — Научно-исследовательском институте атомных реакторов в Димитровграде Ульяновской области.
Предложенные учёными материалы для создания ЖМП впервые позволяют рассматривать конструкцию твэлов с ЖМП как экономически конкурентную с «классическими» твэлами для реакторов на быстрых нейтронах.
«Твэлы с жидкометаллическим подслоем ОС-5 — это революционное технологическое решение и ещё один важный шаг в развитии нитридного топлива для “быстрых” реакторов, — рассказал руководитель объединённого отраслевого проекта “Разработка твэл и ТВС со СНУП-топливом”, заместитель директора Бочваровского института Михаил Скупов. — Именно с этой сборкой мы рассчитываем достичь проектных целевых показателей топлива для быстрых реакторов будущего».
Проведённые учёными ИПЯТ экспериментальные и расчётные исследования показали, что использование жидкометаллического подслоя позволит улучшить характеристики твэлов с нитридным топливом для реакторов IV поколения на быстрых нейтронах.
Ожидается, что температура такого топлива будет ниже при сохранении параметров теплоносителя, а уран-плутониевая таблетка будет меньше расширяться при нагреве и давить на оболочку твэла, провоцируя возможную разгерметизацию. Это позволит повысить как экономическую эффективность, так и эксплуатационную надёжность топлива.
Изготовление ОС-5 — часть масштабной программы работ по повышению эффективности СНУП-топлива для инновационного реактора на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300, который строится в Северске Томской области в составе Опытно-демонстрационного энергокомплекса IV поколения.