Начавшиеся недавно эксперименты с новыми оболочками для ядерного топлива показали, что они могут переносить гораздо более высокие температуры.
Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ и Курчатовский институт завершили 1-й этап экспериментов с необычным для топливных оболочек материалом – композитом SiC-SiC.
С помощью нового композита КПД всех российских атомных станций планируют поднять с максимальных в настоящее время 35% сначала до 44%, а в перспективе и до 50%.
Вторая по важности для атомной отрасли задача после обеспечения безопасности – это эффективность работы реакторов. Сейчас АЭС по этому показателю серьезно уступают другим видам электростанций.
«Парогазовые и угольные станции перешли на критические параметры теплоносителя. Давление доходит до 300 атмосфер, температура пара – до 600 градусов. КПД стремится к 50%.
В реакторах рост КПД сдерживается применением конструкционного материала, который не может выдерживать таких параметров», — объясняет научный руководитель работ, доцент кафедры теоретической и экспериментальной физики ядерных реакторов П. Алексеев: « В тепловой реактор сталь нельзя ставить, а цирконий недостаточно жаропрочен, поэтому КПД получается всего 30%. А для композита SiC-SiC температура 1,2 тыс градусов на оболочке – не проблема».
Композит представляет собой волокна карбида кремния. Пока сырье для изготовления композита поставляют из Японии.
1-ю пробную партию из этого сырья изготовили в НПО Луч Росатома.
Сейчас идет анализ данных эксперимента, выводы о качестве 1-й партии станут известны через 3 месяца.
Даже если 1-й эксперимент не оправдает надежд и прочность материала окажется ниже требуемой, постепенно разработчикам удастся достичь нужного результата.
Одновременно с Россией исследованием этого материала на предмет применения в атомной энергетике занимаются в США, во Франции и других странах Европы.
Характерно, что Россия, изначально считавшаяся первопроходцем в применении SiC-SiC, сейчас отстает от конкурентов.
Пока у нас завершаются прочностные исследования, в других странах активно готовятся к реакторным.
«Идея носится в воздухе и в России полностью не реализована. Первый эксперимент по изготовлению оболочек SiC-SiC у нас есть, но это как в анекдоте — «можно мазать, но есть еще нельзя». Пока не могу сказать с уверенностью, что наши усилия будут положительны. Сколько это будет стоить и когда произойдет – рановато говорить», – комментирует главный специалист Института промышленных ядерных технологий МИФИ В. Астафьев.
П. Алексеев с кафедры теоретической и экспериментальной физики ядерных реакторов знает, что все работы по внедрению композита в производство обойдутся в сумму порядка 10 млрд рублей, но потребуется несколько лет для того, чтобы проверить, как материал ведет себя в условиях облучения.
