В России разработали и смоделировали уникальную установку, которая превращает жидкий радиоактивный натрий — использованный теплоноситель из остановленных реакторов — в твёрдый и безопасный материал, похожий на камень. Этот метод, названный твердофазным окислением, позволяет решить одну из самых сложных задач при выводе из эксплуатации атомных энергоблоков, работающих на быстрых нейтронах, таких как БН-600 и другие.
Суть технологии заключается в том, что радиоактивный натрий или сплав натрия с калием заливают в специальную реакционную емкость, а затем засыпают сверху шлаком от медеплавильного производства. В результате химической реакции щелочной металл окисляется и превращается в шлакоподобный компаунд — прочную матрицу, которая надежно удерживает радионуклиды и не дает им попасть в окружающую среду. Этот материал можно безопасно хранить или захоранивать.
Разработкой занимаются специалисты Физико-энергетического института имени А.И. Лейпунского и Обнинского института атомной энергетики. Они уже создали несколько экспериментальных установок серии «МИНЕРАЛ» и модуль «МАГМА» в составе исследовательского реактора БР-10. Сейчас работы переходят к созданию полнофункционального промышленного образца.
Особое внимание в исследовании уделено безопасности персонала, который будет работать с такой установкой. Учёные с помощью современных компьютерных программ MCNP и Serpent смоделировали радиационную обстановку на разных этапах переработки и рассчитали, сколько времени работники могут находиться рядом с оборудованием без вреда для здоровья. Оказалось, что даже на минимальном расстоянии от установки время безопасной работы составляет от нескольких часов до десятков часов в год — в зависимости от этапа процесса и наличия защитного короба. Например, когда реакционная ёмкость закрыта стальным защитным коробом толщиной всего 1 см, допустимое время работы на расстоянии 10 см увеличивается с 45 до 71 часа в год.
Эти расчеты помогут оптимизировать технологию, выбрать необходимую толщину защиты и организовать работу так, чтобы полностью исключить риск для сотрудников. Разработка открывает путь к масштабному внедрению метода при выводе из эксплуатации не только исследовательских, но и промышленных реакторов с натриевым теплоносителем, делая этот процесс более безопасным и экологичным.
Таким образом, российские ученые предлагают не просто «утилизировать» опасный натрий, а трансформировать его в инертную твердую форму, что является значимым шагом в развитии атомной энергетики замкнутого цикла и в обеспечении экологической безопасности будущих поколений.
Исследование опубликовано в журнале «Вопросы атомной науки и техники. Серия: ядерно-реакторные константы»
