Учёные предложили новый способ повышения стабильности и долговечности ядерного топлива, что потенциально позволит сделать атомную энергетику более безопасной и эффективной.
Проблема современных видов ядерного топлива заключается в том, что при облучении материал расширяется и взаимодействует с оболочкой, защищающей топливо от внешней среды реактора. Это взаимодействие приводит к деградации оболочки и делает её более хрупкой, что сокращает срок службы реактора.
Авторы работы, в том числе профессор машиностроения Университета Миссисипи Самрат Чоудхури, предложили добавлять в топливо наночастицы нитрида урана. В исследовании 2024 года было показано, что такие наночастицы способны захватывать и удерживать газообразные продукты деления. Последующая работа 2025 года подтвердила, что граница раздела между наночастицами нитрида урана и металлическим топливом эффективно удерживает продукты деления, вызывающие разрушение стержней.
«Идея заключается в том, чтобы захватывать продукты деления внутри металлической матрицы, прежде чем они достигнут оболочки», – пояснил Чоудхури. По его словам, это позволит создать топливо для следующего поколения ядерных реакторов.
Предложенная технология может существенно снизить объём образующихся радиоактивных отходов, поскольку позволит использовать топливо в течение более длительного времени.
Для практического применения этой технологии запланированы испытания топлива с наночастицами в реальных условиях эксплуатации, чтобы убедиться в его безопасности. Следующим этапом станет поиск финансирования для совершенствования технологии и сотрудничество с промышленными партнёрами.