Специалисты Института промышленных ядерных технологий (ИПЯТ) Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» разработали инновационный сплав на основе свинца и натрия, получивший название «Свинатр». Материал предназначен для использования в атомных реакторах IV поколения — установках на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем.
Роль сплава в ядерном топливе
Ключевое применение «Свинатра» — создание жидкометаллического подслоя (ЖМП) в тепловыделяющих элементах (твэлах). Этот подслой заполняет зазор между топливной таблеткой (смесью урана и плутония) и защитной оболочкой твэла. Благодаря высокой теплопроводности сплава, тепло от активной зоны эффективнее отводится к теплоносителю. Это позволяет достичь рекордной степени выгорания топлива, то есть получить значительно больше энергии из каждого грамма урана.
Испытания и экономическая эффективность
Как сообщила главный специалист ИПЯТ Мария Тарасова, экспериментальные твэлы с жидкометаллическим подслоем, изготовленные в МИФИ, уже проходят испытания в реакторе БОР-60 в Научно-исследовательском институте атомных реакторов (НИИАР, входит в «Росатом»).
Разработка ученых МИФИ впервые делает конструкцию твэлов с ЖМП экономически конкурентоспособной по сравнению с классическими твэлами для быстрых реакторов, которые традиционно заполняются инертными газами.
Преимущества и перспективы разработки
Проведенные расчеты и эксперименты подтвердили, что использование жидкометаллического подслоя из «Свинатра» в твэлах с нитридным топливом позволяет:
- Снизить рабочую температуру топлива без изменения параметров теплоносителя.
- Уменьшить распухание топливной таблетки и ее давление на оболочку, что снижает риск разгерметизации твэла.
В результате нововведение не только повышает эксплуатационную надежность ядерного топлива, но и увеличивает его экономическую эффективность.
Кроме того, в ИПЯТ МИФИ разработали и изготовили специальные вкладыши из металлического натрия для формирования ЖМП в новейшем твэле ОС-5, о создании которого «Росатом» объявил в сентябре. Это подтверждает практическую востребованность разработки в перспективных атомных проектах.
Источник : пресс-служба Национального исследовательского ядерного университета МИФИ
