«Стра­на Ро­са­том». Уче­ные «Ро­са­то­ма» по­вы­ша­ют вы­го­ра­ние топ­ли­ва для БРЕСТ-​ОД-300

Аватар пользователя БМВ

Пока на опытно-​демонстрационном энер­го­ком­плек­се в Се­вер­ске го­то­вят­ся к про­мыш­лен­но­му про­из­вод­ству топ­ли­ва для пер­вой за­груз­ки быст­ро­го свин­цо­во­го ре­ак­то­ра БРЕСТ-​ОД‑300, уче­ные ра­бо­та­ют над тем, чтобы по­вы­сить эф­фек­тив­ность этого топ­ли­ва. По­дроб­но­сти — ​в ин­тер­вью с Ми­ха­и­лом Ску­по­вым, за­ме­сти­те­лем ген­ди­рек­то­ра Вы­со­ко­тех­но­ло­ги­че­ско­го научно-​исследовательского ин­сти­ту­та неор­га­ни­че­ских ма­те­ри­а­лов (ВНИ­ИНМ), ру­ко­во­ди­те­лем цен­тра от­вет­ствен­но­сти объ­еди­нен­но­го про­ек­та «Раз­ра­бот­ка твэ­лов и ТВС со сме­шан­ным нит­рид­ным уран­плу­то­ни­е­вым топ­ли­вом».

— В де­каб­ре 2024 года в Се­вер­ске в опытно-​промышленную экс­плу­а­та­цию за­пу­сти­ли МФР — ​мо­дуль фабрикации-​рефабрикации топ­ли­ва. Что сей­час про­ис­хо­дит на объ­ек­те?

— Со­бы­тие, ко­неч­но, ис­то­ри­че­ское. Это пер­вый такой завод в мире, нит­рид­ное топ­ли­во в про­мыш­лен­ном мас­шта­бе нигде пока не вы­пус­ка­ли. Мо­дуль по­сте­пен­но вы­во­дят на про­ект­ную мощ­ность и го­то­вят к про­мыш­лен­ной экс­плу­а­та­ции.

Слож­но­сти при пуске ин­но­ва­ци­он­но­го объ­ек­та неиз­беж­ны. Неко­то­рые можно за­ме­тить толь­ко при опро­бо­ва­нии всего обо­ру­до­ва­ния в ком­плек­се. В ре­ше­нии этих во­про­сов и со­сто­ит ста­дия опытно-​промышленной экс­плу­а­та­ции. Уче­ные на этом этапе ра­бо­та­ют в ко­мис­си­ях по при­ем­ке обо­ру­до­ва­ния, кон­суль­ти­ру­ют со­труд­ни­ков МФР, ведут кон­струк­тор­ский над­зор. Но пер­вая скрип­ка сей­час — ​СХК, экс­плу­а­ти­ру­ю­щая ор­га­ни­за­ция. Ос­нов­ная ра­бо­та — ​на ком­би­на­те. В этом году завод дол­жен на­чать вы­пуск топ­ли­ва.

— Раз тех­но­ло­гия го­то­ва и скоро нач­нет­ся про­из­вод­ство, боль­ше уче­ным в этом про­ек­те де­лать нече­го?

— В про­шлом году мы за­кон­чи­ли ком­плекс­ную про­грам­му экс­пе­ри­мен­таль­но­го и рас­чет­но­го обос­но­ва­ния твэ­лов для пер­вой за­груз­ки ре­ак­то­ров БРЕСТ-​ОД‑300 и БН‑1200М. По­след­няя теп­ло­вы­де­ля­ю­щая сбор­ка по этой про­грам­ме об­лу­че­на в быст­ром ре­ак­то­ре БН‑600 и ис­сле­до­ва­на. Но в бу­ду­щем наше топ­ли­во долж­но стать эф­фек­тив­нее — ​пред­сто­ит по­вы­сить ре­сурс твэ­лов.

Сей­час в БН‑600 мы ис­пы­ты­ва­ем твэлы до пре­дель­ных па­ра­мет­ров. Ис­поль­зу­ем об­лу­ча­тель­ные сбор­ки с вы­ем­ны­ми кон­тей­не­ра­ми либо с вы­тес­ни­те­ля­ми. Пла­ни­ру­ем на­чать ис­сле­до­ва­ния и в ре­ак­то­ре БН‑800. Его тракт за­груз­ки ТВС поз­во­ля­ет ис­поль­зо­вать более ак­тив­ное топ­ли­во, по­это­му мы смо­жем об­лу­чить сбор­ки, со­дер­жа­щие аме­ри­ций. Для этого го­то­вит­ся ли­цен­зия на научно-​исследовательские и опытно-​конструкторские ра­бо­ты, в этом году на СХК нач­нем про­из­вод­ство сбо­рок для БН‑800.

Есть про­грам­ма НИОКР по по­вы­ше­нию вы­го­ра­ния нит­рид­но­го топ­ли­ва. Если на БРЕ­СТе на пер­вом этапе пла­ни­ру­ет­ся до­стичь глу­би­ны вы­го­ра­ния 6 % тя­же­лых ато­мов, то на пер­спек­тив­ных БР‑1200 и БН‑1200М — ​вплоть до 16 %. При­чем по­вы­ше­ние вы­го­ра­ния — ​цель уль­ти­ма­тив­ная и без­аль­тер­на­тив­ная. От этого за­ви­сят эко­но­ми­че­ские по­ка­за­те­ли атом­ной энер­ге­ти­ки бу­ду­ще­го.

— Какие спо­со­бы по­вы­ше­ния вы­го­ра­ния рас­смат­ри­ва­ют уче­ные?

— Это ком­плекс мер: сни­же­ние тем­пе­ра­ту­ры топ­ли­ва за счет жид­ко­ме­тал­ли­че­ско­го под­слоя, ис­поль­зо­ва­ние новых кон­струк­ци­он­ных ма­те­ри­а­лов и оп­ти­ми­за­ция топ­лив­ной ком­по­зи­ции.

Пол­ный ма­те­ри­ал чи­тай­те в «Стране Ро­са­том». https://clck.ru/3Gz9CV

Ав­тор­ство: 
Копия чужих ма­те­ри­а­лов
Ком­мен­та­рий ав­то­ра: 

Ро­са­том ра­бо­та­ет на опе­ре­же­ние

Комментарии

Аватар пользователя Византий
Византий (5 лет 11 месяцев)

Очень хо­ро­шо!

Аватар пользователя Piton
Piton (4 года 1 месяц)

А на паль­цах, необ­ра­зо­ван­ным. 

Аватар пользователя MaikCG
MaikCG (4 года 2 месяца)

КПД по­вы­ша­ют

Аватар пользователя micro
micro (8 лет 5 месяцев)

Вот ин­те­рес­но. Пре­об­ра­зо­ва­ние неак­тив­но­го урана в ак­тив­ное - это по­вы­ше­ние КПД или тех­но­ло­гия по­лу­че­ния но­во­го вида топ­ли­ва?

Аватар пользователя MaikCG
MaikCG (4 года 2 месяца)

КПД это боль­шее время ра­бо­ты твэла без его пе­ре­сна­ря­же­ния.

Аватар пользователя Miguel_Gonsalez
Miguel_Gonsalez (9 лет 9 месяцев)

Для об­ще­го про­цес­са - сни­же­ние, ко­неч­но. Ней­трон тра­тит­ся не на на­грев теп­ло­но­си­те­ля, а на ядер­ную транс­му­та­цию. 

Аватар пользователя Piton
Piton (4 года 1 месяц)

не сме­ши­те мои седые ияйца...

"Есть про­грам­ма НИОКР по по­вы­ше­нию вы­го­ра­ния нит­рид­но­го топ­ли­ва. " от то­пи­ка.

бу­ма­га стер­пит всё "НИОКР"

Аватар пользователя Av And
Av And (3 года 1 неделя)

не сме­ши­те мои седые ияйца...

А тебя и не надо сме­шить. Таких как ты при­би­вать надо.

Аватар пользователя Piton
Piton (4 года 1 месяц)

во пер­вых ниокр это не про­грам­ма,  а толь­ко ра­бо­та по ГОСТУ.

вто­рое, пе­рь­хот под­за­луп­ная тебя за­му­чи­ла ?

Аватар пользователя micro
micro (8 лет 5 месяцев)

Будет элек­три­че­ство в ра­зет­ке. До­ступ­ное и ста­биль­ное.

Аватар пользователя alx_me
alx_me (10 лет 9 месяцев)

Боги! Лишь бы не при­шёл новый хру­щёв.

Аватар пользователя Omni
Omni (12 лет 6 месяцев)

Как будто ста­рый Мед­ве­дев чем-​то лучше.

Аватар пользователя Omni
Omni (12 лет 6 месяцев)

Зачем об­ре­зать ис­ход­ную ста­тью? Там немо­го со­всем и оно тоже ин­те­рес­ное:

— Что дает жид­ко­ме­тал­ли­че­ский под­слой?

— Один из клю­че­вых фак­то­ров, огра­ни­чи­ва­ю­щих ре­сурс твэ­лов с нит­ри­дом, — ​воз­ник­но­ве­ние со вре­ме­нем вы­со­ких на­пря­же­ний в ниж­ней части топ­лив­но­го эле­мен­та из-за рас­пу­ха­ния топ­ли­ва. Един­ствен­ный спо­соб этого из­бе­жать — ​уве­ли­чить зазор между топ­ли­вом и обо­лоч­кой и дать воз­мож­ность топ­ли­ву сво­бод­но рас­пу­хать. Жид­ко­ме­тал­ли­че­ский под­слой поз­во­ля­ет уве­ли­чить зазор без по­вы­ше­ния тем­пе­ра­ту­ры топ­ли­ва. Наи­бо­лее под­хо­дя­щим сей­час ка­жет­ся свинцово-​натриевый эв­тек­ти­че­ский сплав.

Тех­но­ло­гия из­го­тов­ле­ния твэ­лов с жид­ко­ме­тал­ли­че­ским под­сло­ем при­ду­ма­на давно, но она со­пря­же­на с удо­ро­жа­ни­ем и услож­не­ни­ем про­из­вод­ства. Мы упро­сти­ли метод, апро­би­ро­ва­ли и можем ска­зать, что он готов к ис­поль­зо­ва­нию на дей­ству­ю­щем про­из­вод­стве с ми­ни­маль­ны­ми из­ме­не­ни­я­ми тех­но­ло­ги­че­ских линий.

— Дисперсно-​упрочненные ок­си­да­ми (ДУО) стали по-​прежнему счи­та­ют­ся самым пер­спек­тив­ным кон­струк­ци­он­ным ма­те­ри­а­лом для нит­рид­но­го топ­ли­ва? Есть су­ще­ствен­ное про­дви­же­ние в их раз­ра­бот­ке за по­след­ний год?

— Дей­стви­тель­но, ДУО-​модификации ферритно-​мартенситных ста­лей поз­во­лят су­ще­ствен­но под­нять до­пу­сти­мую тем­пе­ра­ту­ру ра­бо­ты обо­лоч­ки твэла и зна­чи­тель­но уве­ли­чить его ре­сурс. Мы со­зда­ем во ВНИ­ИНМ пи­лот­ное про­из­вод­ство обо­ло­чек из ДУО-​сталей в объ­е­ме, до­ста­точ­ном для мас­штаб­но­го обос­но­ва­ния топ­ли­ва. Уча­сток поз­во­лит де­лать 1 тыс. м труб в год. Если все прой­дет успеш­но, мы по­лу­чим ис­ход­ные дан­ные для мас­штаб­но­го про­из­вод­ства. Пло­щад­ка для пи­лот­но­го про­из­вод­ства под­го­тов­ле­на, про­ект раз­ра­бо­тан, за­ку­па­ем обо­ру­до­ва­ние.

Но, ка­жет­ся, для обо­ло­чек СНУП-​топлива есть кон­струк­ци­он­ный ма­те­ри­ал еще лучше. В рам­ках фе­де­раль­но­го про­ек­та «Раз­ра­бот­ка новых ма­те­ри­а­лов и тех­но­ло­гий для пер­спек­тив­ных энер­ге­ти­че­ских си­стем» мы по­лу­чи­ли очень ин­те­рес­ные дан­ные по фехра­лям (Fe, Cr, Al) с дис­перс­ным упроч­не­ни­ем. Алю­ми­ний об­ра­зу­ет тон­кие по­верх­ност­ные плен­ки, ко­то­рые есте­ствен­ным об­ра­зом за­щи­ща­ют ма­те­ри­ал от кор­ро­зии. В ре­ак­тор мы фехра­ли еще не ста­ви­ли и твэлы из них не де­ла­ли, но об­раз­цы по­ка­за­ли иде­аль­ное по­ве­де­ние в свин­це. Дис­перс­ное упроч­не­ние обес­пе­чи­ло им тре­бу­е­мые свой­ства при тем­пе­ра­ту­ре до 750 °C. Если мы смо­жем по­вы­сить тем­пе­ра­ту­ру экс­плу­а­та­ции топ­ли­ва до та­ко­го уров­ня, то по­яв­ля­ет­ся воз­мож­ность уве­ли­чить КПД ре­ак­тор­ной уста­нов­ки и энер­ге­ти­че­ской си­сте­мы в целом.

Ис­поль­зо­ва­ние ДУО-​материалов ак­ту­аль­но как для СНУП-, так и для ок­сид­но­го топ­ли­ва.

— Для за­мы­ка­ния ядер­но­го топ­лив­но­го цикла нужно до­жи­гать ми­нор­ные ак­ти­ни­ды в быст­рых ре­ак­то­рах. Вы при­ду­ма­ли, как без­опас­но вклю­чить их в топ­ли­во?

— На ста­дии ре­фаб­ри­ка­ции СНУП-​топлива преду­смот­ре­но во­вле­че­ние аме­ри­ция. Спо­соб во­влечь аме­ри­ций в ко­ли­че­стве до 0,5 %, ис­поль­зуя тра­ди­ци­он­ную таб­ле­точ­ную тех­но­ло­гию, мы уже про­де­мон­стри­ро­ва­ли. Если во­вле­кать боль­ше, неко­то­рое ко­ли­че­ство аме­ри­ция ухо­дит из топ­ли­ва на вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ных ста­ди­ях про­цес­са. Чтобы этого из­бе­жать, была раз­ра­бо­та­на тех­но­ло­гия вы­со­ко­вольт­но­го элек­тро­им­пульс­но­го ком­пак­ти­ро­ва­ния (ВЭИК). Одно из фун­да­мен­таль­ных свойств СНУП-​топлива — ​элек­тро­про­во­ди­мость. Фак­ти­че­ски нит­рид ведет себя как ме­талл. Тех­но­ло­гия ВЭИК ос­но­ва­на на про­пус­ка­нии боль­шо­го тока через прес­сов­ку и поз­во­ля­ет сов­ме­стить спе­ка­ние и прес­со­ва­ние таб­ле­ток в одном ап­па­ра­те, из­бе­жать слож­но­го пе­ре­де­ла дли­тель­ной вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ной об­ра­бот­ки. ВЭИК тре­бу­ет вы­со­кой тем­пе­ра­ту­ры, но малое время воз­дей­ствия (таб­лет­ка фор­ми­ру­ет­ся за доли се­кун­ды) и огра­ни­чен­ное про­стран­ство не поз­во­ля­ют аме­ри­цию выйти из таб­лет­ки. От­крыт са­мо­сто­я­тель­ный про­ект, ко­то­рый поз­во­лит внед­рить эту тех­но­ло­гию на про­из­вод­стве не толь­ко для во­вле­че­ния ми­нор­ных ак­ти­ни­дов в топ­лив­ный цикл, но и для фаб­ри­ка­ции СНУП-​топлива. Ком­па­ния «Диа­конт» по за­ка­зу «Про­ры­ва» раз­ра­ба­ты­ва­ет опыт­ный об­ра­зец про­мыш­лен­ной уста­нов­ки.

— Ка­ко­вы глав­ные планы на этот год?

— На­ча­ло про­мыш­лен­ной экс­плу­а­та­ции МФР — ​за­да­ча номер один в про­ект­ном на­прав­ле­нии «Про­рыв». С точки зре­ния пер­спек­тив топ­ли­ва нам важно в этом году по­лу­чить новые дан­ные по ис­пы­та­ни­ям в БН‑600 и в БОР‑60 СНУП-​топлива до глу­бо­ких вы­го­ра­ний.

Аватар пользователя Balbessed
Balbessed (10 лет 11 месяцев)

Новые ма­те­ри­а­лы и тех­но­ло­гии, крутоsmile9.gif

Аватар пользователя vadim144
vadim144 (13 лет 3 месяца)

    Спа­си­бо за ин­те­рес­ное уточ­ня­ю­щее до­пол­не­ние.👏👍 

    

Аватар пользователя Platon
Platon (6 месяцев 5 дней)

smile9.gif

Аватар пользователя Изоцианатыч
Изоцианатыч (9 лет 2 месяца)

Какие под­вод­ные лодки 705 про­ек­та были! Жид­ко­ме­тал­ли­че­ские ре­ак­то­ры. По ле­ген­дам, об­го­ня­ли свои тор­пе­ды. Жи­гу­ля­ми на­зы­ва­ли их - не глуши, не за­ве­дёшь. 

Аватар пользователя БМВ
БМВ (5 лет 10 месяцев)

вы про зо­ло­тую рыбку ти­та­но­вую Лиру? За­бав­ный слу­чай с ними про­изо­шел при­чаль­ная стен­ка у ко­то­рой они сто­я­ли быст­ро про­ржа­ве­ла и ута­ну­ло. При­шлось новую де­лать более устой­чи­вую у элек­тро­кор­ро­зии  

Аватар пользователя Изоцианатыч

Нет. Зо­ло­тая рыбка, по боль­шей части, была необ­хо­ди­ма для об­кат­ки тех­но­ло­гии свар­ки ти­та­на и ис­пы­та­ния но­во­го во­ору­же­ния. 705 про­ект - Лира, мор­ской охот­ник. Эки­па­жи без мат­ро­сов. Сек­рет­ность дикая. Из-за невоз­мож­но­сти заглушить-​запустить ре­ак­тор (в от­ли­чии от ВВР), когда за­хо­чещь, эки­па­жи по­лу­ча­ли де­неж­ное удо­воль­ствие за осо­бые усло­вия служ­бы и на пирсе. Вахты сутки через двое, и ни­ка­ких али­ба­бов.

Офи­ци­аль­но 43 узла под водой. На самом деле знать не по­ло­же­но. 

Аватар пользователя vadim144
vadim144 (13 лет 3 месяца)

     Да уж офи­ги­тель­ная лодка по­лу­чи­лась. Неко­то­рые тор­пе­ды дей­стви­тель­но об­го­ня­ла.

Аватар пользователя vadim144
vadim144 (13 лет 3 месяца)

    Ав­то­ру ре­спект за ста­тью👏

Аватар пользователя Озерный_Д.
Озерный_Д. (9 лет 11 месяцев)

Где ки­ло­ват­ты до­ступ­ной энер­гии? Как эта за­да­ча ре­ша­ет­ся?