Российские ученые нашли новый способ изготовления топлива для АЭС

Владивосток, 2 декабря, 2016, 15:35 — ИА Регнум. Российские ученые нашли новый не имеющий в мире аналогов способ изготовления ядерного топлива. Благодаря открытию специалистов из Дальневосточного федерального университета и Дальневосточного отделения Российской академии наук на производство топлива будут тратить меньше времени, а себестоимость и качество его будет намного выше по сравнению с традиционными способами изготовления. Об этом сообщается на сайте ДВФУ.

«Метод электроимпульсного спекания под давлением подходит для создания практически любых топливных таблеток. С его помощью можно получать высококачественные образцы топлива, в том числе для реакторов на быстрых нейтронах», — заявил член-корреспондент РАН Иван Тананаев.

Он объяснил, что основная идея нового метода, разработанного приморскими учеными, заключается в нагреве с помощью электрического тока, который пропускают через пресс-форму с размещенным в ней порошком. Таким образом на уран-оксидное топливо воздействуют сразу и мощный импульсный разряд, и механическое давление.

Благодаря разработке таблетки для АЭС можно будет получать и из порошка диоксида урана, ранее не использовавшегося в этих целях. Себестоимость одной такой единицы продукции будет составлять $10, это относительно недорого, поэтому топливо может быть использовано в производственных масштабах, считают ученые.

Тананаев отметил, что новую разработку приморских ученых уже высоко оценило российское академическое сообщество. После того, как научный сотрудник лаборатории ядерных технологий ШЕН Евгения Папынова выступила с соответствующим докладом на крупной конференции во Всероссийском научно-исследовательском институте авиационных материалов, ДВФУ было предложено сотрудничество в области ядерных технологий на долгий срок.

Разработкой заинтересовались и представители Производственного объединения «Маяк» (г. Озерск), единственного в России предприятия, занимающегося переработкой ядерного топлива. Теперь ученые планируют перейти на новый этап сотрудничества и создать пилотную установку по технологии импульсного спекания.

ИА REGNUM напоминает, что сегодня основным видом ядерного топлива для реакторов являются таблеточные уран-оксидные композиции. Их получают из порошка методом грануляции, прессования и спекания. Новый же способ изготовления топлива для АЭС представляет собой электроимпульсное спекание под давлением.

Вообще, в мире существует два вида ядерного топлива: урановое и вторичное. А по химическому составу ядерное топливо разделяют на: металлическое (включает сплавы), оксидное (например, UO2), карбидное (например, PuC1-x), нитридное и смешанное (PuO2 + UO2).

Как получают топливо? Урановое ядерное топливо получают переработкой руд. Для бедных месторождений используется способ подземного выщелачивания руд. Это относительно недорогой способ. Для рудных месторождений используют обогащение руды и радиометрическое обогащение руды. Этот процесс протекает в несколько этапов. Начинается с гидрометаллургической переработки, а заканчивается тем, что UF6 обогащают по 235 изотопу и переводят в диоксид UO2, из которого делают таблетки для реакторов.

Что касается ториевого топлива, то его в качестве сырья для производства ядерного топлива не применяют. Во-первых, потому что запасы урана достаточны. Во-вторых, потому что это затруднительное производство. В-третьих, потому что переработать облучённые ториевые ТВЭЛы сложнее и дороже, чем переработать урановые.

В 40−50-е годы ХХ века, когда атомная энергетика только начинала развиваться, ученые разных стран, в том числе и СССР, исследовали различные варианты управляемых ядерных реакций. Их интерес привлек и торий — тяжелый слаборадиоактивный металл. Сам по себе торий-232 не поддерживает цепную ядерную реакцию и не может быть материалом для атомной бомбы. Однако при облучении тория нейтронами, его атомы, захватывая эти нейтроны, распадаются с выделением значительного количества энергии. После аварии на японской АЭС «Фукусима-1» в России снова стали задумываться о применении ториевого топлива.

Плутониевое топливо или MOX-топливо сегодня тоже не применяется в промышленных масштабах из-за его сложной химии. Использовать его в реакторах ВВЭР нецелесообразно. Также, с теоретической точки зрения, может быть использовано уже отработанное топливо.

Ранее генеральный директор концерна «Росэнергоатом» Евгений Романов заявлял, что все идеи по созданию ядерного топлива для новых атомных станций в России, в том числе по MOX-топливу и нитридному топливу, являются перспективными.