Об этом сообщили РИА Новости в Минобрнауки РФ в начале июля 2023 г.
Росатом осваивает технологии, необходимые для перехода к конкурентоспособной энергетической системе на основе замкнутого ядерного топливного цикла (ЗЯТЦ), в котором используется смешанное уран-плутониевое топливо.
Благодаря ЗЯТЦ можно будет решать одну из ключевых проблем нынешней атомной энергетики, связанной с ограниченностью запасов природного урана.
Ныне речь идет о новой разработке - методе прямого получения смешанного диоксида урана и плутония из их азотнокислого раствора при использовании СВЧ-излучения
Основной метод производства смешанного уран-плутониевого топлива заключается в механическом смешении порошков диоксида урана и диоксида плутония с дальнейшим изготовлением топливных таблеток.Такой способ обладает рядом недостатков:
- выделение чистого плутония противоречит концепции нераспространения делящихся материалов;
- при таком подходе сложно добиться гомогенного распределения плутония в массе диоксида урана, что в итоге может приводить к локальному выгоранию гетерогенного топлива в результате локализованного выделения тепла, газовыделению и проблемам при растворении отработавшего ядерного топлива (ОЯТ).
Но в этом процессе в результате промывки осадков образуется большое количество жидких радиоактивных отходов.
Исследователи ГЕОХИ предложили альтернативный метод прямого получения смешанного диоксида урана и плутония из их азотнокислого раствора при использовании СВЧ-излучения (так называемая СВЧ-денитрация).
Тезисы замдиректора по научной работе ГЕОХИ С. Винокурова:
- метод основан на диэлектрических свойствах урана, который способен интенсивно поглощать СВЧ-излучение и разогреваться до высоких температур (вплоть до 1700-1800 оС), в т.ч. для последующего спекания и получения керамического ядерного топлива в таблетках в восстановительной атмосфере смеси аргона с водородом;
- можно расположить камеры СВЧ-установок за свинцовой защитой, а генераторы СВЧ-волн и блоки электронного управления – в чистой зоне, и обеспечить тем самым необходимую защиту персонала, что немаловажно при обращении с топливом, содержащим плутоний, токсичным и обладающим высокой удельной активностью материалом.
В дальнейшем специалисты ГЕОХИ планируют подобрать оптимальные режимы технологических стадий, реализуемых при использовании СВЧ-излучения: от получения смеси диоксида урана-плутония до изготовления кондиционных топливных таблеток.
Напомним, что ранее ученые ГЕОХИ предложили новый комплексный подход к обращению с ОЯТ, переработка которых стала более актуальна из-за освоения в России технологий ЗЯТЦ.
Речь идет о том, чтобы сопрячь эксплуатацию традиционных энергетических реакторов типа ВВЭР на тепловых нейтронах с реакторами на быстрых нейтронах.
В апреле 2023 г. ученые химического факультета МГУ им. Ломоносова анонсировали новую технологию эффективного извлечения урана-235 из ОЯТ.
Проект Прорыв
Росатом планирует полную демонстрацию ЗЯТЦ в 2029 г. на площадке в г. Северске.Один из главных инновационных проектов в мировой атомной энергетике, реализуемый в России.
Предусматривает создание новой технологической платформы атомной отрасли промышленности на базе замкнутого ядерного топливного цикла с использованием реакторов на быстрых нейтронах.
Успешная реализация проекта стратегически важна не только для российской, но и для всей мировой атомной промышленности.
К 2035 г. российская атомная энергетика должна стать 2-компонентной - в ней будут сопряжены и ядерные энергетические реакторы на тепловых нейтронах, составляющие основу современной атомной генерации, и реакторы на быстрых нейтронах, что позволит замкнуть ядерный топливный цикл:
- атомная энергетика станет независимой от урановой сырьевой базы, возобновляемой и базирующейся на принципах безопасности, безуглеродности и нераспространения;
- в замкнутом ядерном топливном цикле за счет расширенного воспроизводства ядерного горючего, существенно возрастет топливная база атомной энергетики;
- появится возможность уменьшить объемы радиоактивных отходов благодаря выжиганию опасных радионуклидов;
- можно будет решать 2 ключевые проблемы нынешней атомной энергетики:
- ресурсную, связанную с небезграничностью запасов природного урана,
- экологическую, связанную с ростом объемов отработавшего ядерного топлива.
