23.08.2022
В НИЯУ МИФИ разработан метод существенного увеличения безопасности «реакторов
будущего». Это будет достигнуто за счет окружения активной зоны реактора отражателем
из радиогенного свинца.
Речь идет о так называемых быстрых реакторах со свинцовым теплоносителем, которые
относятся к четвертому поколению (Generation IV) ядерных установок. Те ядерные
реакторы, которые сегодня строят для промышленного использования, специалисты
относят к поколению «три плюс». По сравнению с ними четвертое поколение ядерных
ректоров должно отличаться большей безопасностью и эффективностью, причем это
должно достигаться не за счет «умной» электроники и других настроек, а за счет
конструктивных особенностей и лучшего использования физических принципов.
Теоретически КПД реакторов на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем может
достигать 50%, в то время как у большинства ядерных установок, находящихся в
промышленной эксплуатации в России, этот показатель находится на уровне 30%. Чтобы
создать реакторы нового типа, надо решить еще немало научных и технических проблем,
и среди них – исключить возможность выхода ядерной реакции из-под контроля (как это
случилось на печально известной Чернобыльской АЭС).
Именно этому посвящена разработка Института ядерной физики и технологий
Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», осуществленная в
рамках государственной программы «Приоритет 2030» под руководством профессора
Анатолия Шмелева.
Как поясняет один из авторов разработки, доцент кафедры теоретической и
экспериментальной физики ядерных реакторов НИЯУ МИФИ Евгений Куликов, суть
разработки заключается в изготовлении окружающего активную зону реактора
отражателя из радиогенного свинца (то есть свинца с преимущественным содержанием
изотопа свинца-208). Отражатель из этого материала будет обладать уникальными
свойствами. Прежде всего, он почти не будет выпускать образующиеся в ходе ядерной
реакции нейтроны за пределы активной зоны, то есть почти все нейтроны будут
возвращены в активную зону. Но, что особенно важно, возвращены они будут не сразу, а
спустя относительно длительное время (ввиду большого атомного веса свинца-208).
Поэтому использование в быстром реакторе отражателя на основе свинца-208 позволит
радикально увеличить среднее время жизни нейтронов (примерно на 3 порядка!), что
существенно улучшит его ядерную безопасность в случае аварийного ввода в него
положительной реактивности порядка и более эффективной доли запаздывающих
нейтронов. Действительно, переходные процессы в этом случае протекают много
медленнее и поддаются управлению. Это позволит избежать многих аварийных ситуаций.
Отражатели из свинца-208 в будущем, возможно, станут обыденностью ядерной
энергетики. Напомним, что в настоящее время экспериментальный реактор на быстрых нейтронах со
свинцовым теплоносителем БРЕСТ-ОД-300 сооружается в городе Северске Томской
области.
В 2021-2022 года в НИЯУ МИФИ в рамках программы «Приоритет-2030» был проведен
целый ряд исследований по развитию моделей взаимосвязанных физических процессов в
активных зонах реакторов и поиску новых технических решений, обеспечивающих
естественную безопасность и эффективность реакторных установок четвертого поколения.
Отдел по работе со СМИ НИЯУ МИФИ
Фото: na.ria.ru
Нет комментариев