Росатом представил новые топливные модули для реакторов будущего
Российский топливный дивизион «Росатом» представил новые тепловыделяющие сборки ОС-5 с жидкометаллическим слоем. Их создавали специально для современных реакторов на быстрых нейтронах четвертого поколения. Эти сборки дают проекту «Прорыв» и реактору БРЕСТ-ОД-300 новые возможности: упрощают работу топлива, повышают надежность и позволяют вырабатывать больше энергии. БРЕСТ-ОД-300 станет центром опытно-демонстрационного комплекса мощностью 300 МВт — это примерно столько же, сколько потребляет небольшой город.
Топливная таблетка сборки выполнена из смешанного нитридного уран-плутониевого топлива (SNUPP) с жидкометаллическим подслоем. Такая конструкция снижает рабочую температуру топлива, уменьшает тепловое расширение таблетки и снижает нагрузку на металлическую оболочку, что повышает надежность и долговечность элементов.
«Чрезмерное расширение топлива может создавать механическое напряжение на оболочку, что потенциально ведет к ее разрушению. ОС-5 смягчает эти эффекты», — пояснили в «Росатоме».
Выгорание топлива — показатель того, сколько энергии можно извлечь из каждого атома. Для первой загрузки БРЕСТ-ОД-300 глубина выгорания составляла около 6% тяжелых атомов. Теперь цель — постепенно довести этот показатель до 12%, что позволит увеличить продолжительность топливного цикла и снизить количество отходов на единицу энергии. Заместитель гендиректора ФГУП «НИИ РАН» имени А.А. Бочвара Михаил Скупов подчеркнул:
«Это позволит не только повысить эффективность, но и сократить радиотоксичность отработавшего топлива».
Проект «Прорыв» работает по принципу замкнутого ядерного цикла. Проще говоря, использованное топливо не выбрасывается, а перерабатывается: из него извлекают плутоний и другие активные вещества, а остатки, которые уже не могут давать энергию, становятся гораздо менее опасными и занимают меньше места. В опытно-демонстрационном комплексе БРЕСТ-ОД-300 есть не только сам реактор, но и объекты для производства, переработки и повторного использования топлива прямо на месте. Если этот эксперимент удастся, планируется построить коммерческий вариант — БН-1200М, мощностью 1200 МВт, что сравнимо с энергией целого города среднего размера.
Новые тепловыделяющие сборки ОС-5 разработаны на Сибирском химическом комбинате в Томской области. Их главная особенность — жидкометаллический слой внутри топлива. Этот слой помогает топливу оставаться «прохладным», улучшает передачу тепла и уменьшает его расширение при нагреве. Представьте обычную кастрюлю с кипящей водой: если дно толстое и с металлическим вставкой, вода нагревается равномернее и не выбрасывается через край. Так же ОС-5 снижает нагрузку на металлическую оболочку твэлов и делает их более надежными.
Перед использованием сборка должна пройти проверку Ростехнадзора для ядерного топлива. После разрешения ее проверят на практике в реакторе БН-600 Белоярской АЭС в Свердловской области, чтобы убедиться, что все работает безопасно и стабильно.
Кроме топлива, «Росатом» внедряет и другие технологии, повышающие эффективность работы реакторов. Например, новые газовые центрифуги десятого поколения позволяют лучше отделять уран-235 — тот самый «рабочий» изотоп, который дает энергию. ОС-5 рассчитана именно для быстрых реакторов вроде БРЕСТ-ОД-300, где топливо подвергается высоким температурам и интенсивному потоку нейтронов, поэтому долговечность и надежность особенно важны.
С внедрением этих технологий российские быстрые реакторы смогут работать с более длительными топливными циклами, снижать отходы и повышать экономичность, что важно как для экспериментальных проектов, так и для будущих коммерческих реакторов. Таким образом, ОС-5 не просто модернизирует топливные элементы — она прокладывает путь к следующему поколению ядерной энергетики.
