Атомная энергетика

Ученым Всероссийского Научно-исследовательского Института Неорганических Материалов им. академика А.А.Бочвара удалось качественно усовершенствовать сырье для атомных станций - таблеток ядерного топлива на основе диоксида урана, предназначенных для изготовления тепловыделяющих сборок атомных реакторов. Новые ядерные таблетки обеспечат более высокое выгорание топлива и снижения объемов ядерных отходов с атомных станций, что не только повысит КПД атомной станции, но и улучшит ее экологичность.

На современных атомных станциях к ядерному топливу для атомных реакторов предъявляются высокие требования, в частности, по достижению высокой глубины выгорания и возможности его работы в маневренных режимах, которые связаны с резкими изменениями тепловыделения сборок и температуры твэлов. При таких экстремальных условиях работы тепловыделяющих сборок оболочки твэлов испытывают значительные растягивающие напряжения за счет взаимодействия с таблетками ядерного топлива. Это обстоятельство в последнее время вызывает особый интерес исследований ученых-ядерщиков с целью оптимизировать состав и структуру материала таблеток таким образом, чтобы уменьшить механическое взаимодействие топливных таблеток и оболочки и тем самым повысить надежность тепловыделяющих сборок в условиях их работы в маневренных режимах. Это не позволяет использовать мощности атомных станций на максимуме работы реактора.

Недостатком существующих таблеток является как раз невысокая эксплуатационная надежность твэлов при работе сборок в условиях маневренных режимах, что вызвано относительно высокой температурой хрупкопластического перехода таких таблеток, что не позволяет уменьшить механическое взаимодействие таблеток и оболочки твэлов.

Ученым Всероссийского Научно-исследовательского Института Неорганических Материалов им. академика А.А.Бочвара удалось повысить пластичность материала ядерного топлива при рабочих температурах ее использования и этим добиться снижения механического взаимодействия столба топливных таблеток с оболочкой твэла. Благодаря решению этой технической задачи новая таблетка позволила существенно повысить надежность твэлов при работе атомных электростанций на маневренных режимах, что обеспечит более высокие показатели выгорания топлива и снижения объемов ядерных отходов с атомных станций. Это не только повышает КПД атомной станции, но и улучшает ее экологичность.

Новое качество таблетки было получено за счет особой формулы подбора масс топлива. В таблетку из диоксида урана вошли алюминий и кремний в определенном пропорциональном соотношении масс, причем алюминий и кремний в форме оксидов были распределены по границам зерен диоксида урана в виде легкоплавкой эвтектики.

Проведенные исследования показали, что таблетки ядерного топлива, выполненные в соответствии с новой технологией Всероссийского Научно-исследовательского Института Неорганических Материалов им. академика А.А.Бочвара, существенно превосходят стандартное топливо по показателю пластичности и соответствуют другим основным требованииям, предъявляемым к ядерному топливу.