Российские ученые предложили новый метод изготовления ядерного топлива
Новый метод, позволяющий сделать процесс изготовления ядерного топлива более безопасным, предложили специалисты Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского РАН, сообщает 4 июля РИА Новости со ссылкой на министерство науки и высшего образования России.
В министерстве сообщили, что российские ученые разработали метод прямого получения смешанного уран-плутониевого ядерного топлива с помощью СВЧ-излучения. По данным исследователей, этот метод практически исключает образование опасных жидких радиоактивных отходов.
Отмечается, что смешанное уран-плутониевое топливо используется в замкнутом ядерном топливном цикле (ЗЯТЦ), благодаря которому можно будет решать одну из ключевых проблем атомной энергетики, связанную с ограниченностью запасов природного урана. Основной метод производства этого топлива заключается в механическом смешении порошков диоксида урана и диоксида плутония. В дальнейшем из смеси изготавливаются топливные таблетки.
Специалисты указывают, что данный метод обладает рядом недостатков. Как сообщил заместитель директора по научной работе ГЕОХИ Сергей Винокуров, при таком подходе сложно добиться гомогенного распределения плутония в массе диоксида урана. По словам эксперта, в итоге это может приводить к локальному выгоранию гетерогенного топлива в результате локализованного выделения тепла, газовыделению, а также проблемам при растворении отработавшего ядерного топлива.
Более однородную смесь диоксида урана и плутония можно получить на основе процесса выделения диоксида урана из осадка вещества аммонийуранилтрикарбоната. Ученые отмечают, что в этом процессе в результате промывки осадков образуется большое количество жидких радиоактивных отходов.
Специалисты ГЕОХИ разработали альтернативный метод. Ученые предложили прямое получение смешанного диоксида урана и плутония из их азотнокислого раствора при использовании СВЧ-излучения (так называемая СВЧ-денитрация). Новый метод помогает обезопасить процесс изготовления топлива и не требует введения дополнительных реагентов.
Винокуров пояснил, что метод основан на диэлектрических свойствах урана, способного интенсивно поглощать СВЧ-излучение и разогреваться до высоких температур (вплоть до 1700-1800°С), в том числе 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», — добавил исследователь.
Специалисты института планируют в дальнейшем провести работу по подбору оптимальных режимов технологических стадий, реализуемых при использовании СВЧ-излучения.
