В российском секторе ядерной энергетики стартовали уникальные испытания специальных тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов). Они созданы на основе комбинированного нитридного уран-плутониевого топлива (СНУП-топливо) с добавлением жидкометаллического слоя (ЖМП). Уникальность инновационной модели ТВЭЛа ОС-5 состоит в особенной конструкции: пространство между топливным стержнем и защитной оболочкой заполнено металлическим натрием, что способствует достижению рекордных глубин выгорания топлива, говорится на сайте Десятилетия науки и технологий в России.

Натрийсодержащие компоненты были разработаны и изготовлены специалистами Института промышленных ядерных технологий (ИПЯТ) НИЯУ МИФИ. Ранее научно-исследовательская команда создала оригинальный сплав «СВИНАТР». Он базируется на свинце и натрии и подходит для использования в ТВЭЛах быстрых реакторов, охлаждаемых свинцом. Современные ТВЭЛы с таким ЖМП, выпускаемые на мощностях НИЯУ МИФИ, тестируются в ходе экспериментов в реакторе БОР-60, принадлежащем АО «ГНЦ НИИАР». Материалы, предложенные учеными, впервые позволяют считать конструкцию ТВЭЛов с ЖМП сопоставимой по стоимости и долговечности с традиционно используемыми ТВЭЛами в реакторах на быстрых нейтронах.

«ТВЭЛы с жидкометаллическим подслоем ОС-5 — это революционное технологическое решение и еще один важный шаг в развитии нитридного топлива для “быстрых” реакторов. Именно с этой сборкой мы рассчитываем достичь проектных целевых показателей топлива для быстрых реакторов будущего», — отмечает руководитель объединенного отраслевого проекта «Разработка твэл и ТВС со СНУП-топливом», заместитель директора Бочваровского института Михаил Скупов.

Испытания и расчеты, проведенные отечественными учеными, свидетельствуют, что внедрение жидкометаллического подслоя улучшает свойства ТВЭЛов с нитридным топливом для реакторов IV поколения на быстрых нейтронах. Применение ЖМП позволит уменьшить рабочую температуру топлива, поддерживая стандартные параметры теплоносителя. В результате снизятся процессы расширения уран-плутониевой таблетки и давление на оболочку ТВЭЛа, что уменьшит вероятность появления повреждений и разгерметизации. Данная техническая модернизация обеспечит рост как экономической целесообразности, так и надежности эксплуатации топлива.

Напомним: изготовление ОС-5 — часть масштабной программы работ по повышению эффективности СНУП-топлива для инновационного реактора на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300. Его строят в Северске Томской области в составе Опытно-демонстрационного энергокомплекса IV поколения.

Ранее мы рассказывали, как российские ученые решили улучшить топливные элементы для водородной энергетики.