Ученые Топливного дивизиона «Росатома» разработали
промышленный метод получения изотопа азот-15, который понадобится для
производства следующего поколения высокоплотного нитридного уран-плутониевого
ядерного топлива (СНУП-топлива). В рамках научно-исследовательского проекта в
Бочваровском институте в Москве был создан укрупненный лабораторный стенд для
исследования разделения изотопов азота в двухфазных газожидкостных системах.
Проведены работы по исследованию и оптимизации технологических режимов получения
высокообогащенного изотопа азот-15, наработана первая партия продукции.
Освоение технологии разделения изотопа в тоннажных количествах в перспективе позволит организовать в Топливном дивизионе «Росатома» промышленное производство изотопа. По оценкам ученых «Росатома» изотопно-модифицированное СНУП-топливо, где вместо природного азота будет использован азот-15, будет обладать рядом преимуществ. Его внедрение поможет снизить наработку радиоактивных изотопов в активной зоне реактора, а также повысить эффективность эксплуатации топлива.
«Реакторы на быстрых нейтронах имеют стратегическое значение для энергетики будущего. Сегодня наши ученые системно выстраивают всеобъемлющую научно-техническую базу, которая позволит в дальнейшем построить новую технологическую платформу в атомной отрасли по всей цепочке ядерного топливного цикла. Наши исследования одновременно охватывают перспективные топливные и конструкционные материалы, технологий фабрикации уран-плутониевого топлива и решения по его переработке. Все эти разработки направлены на энергетическую и экологическую безопасность в парадигме устойчивого развития – максимально возможное расширение сырьевой базы АЭС при минимизации радиоактивных отходов и облученного топлива», – прокомментировал старший вице-президент по научно-технической деятельности АО «ТВЭЛ» Александр Угрюмов.
Первой установкой, рассчитанной на работу с полной загрузкой СНУП-топливом, является реактор четвертого поколения БРЕСТ-ОД-300, который строится на Сибирском химическом комбинате «Росатома» в Северске Томской области (АО «СХК», предприятие Топливного дивизиона) в составе Опытно-демонстрационного энергокомплекса в рамках стратегического отраслевого проекта «Прорыв». В Генеральной схеме размещения объектов энергетики России до 2042 года, утвержденной правительством РФ в декабре 2024 года, также предусмотрено строительство еще семи серийных энергоблоков большой мощности с «быстрыми» реакторами.
Изотоп азот-15 уникален тем, что практически не поглощает
нейтроны, поэтому его использование позволит улучшить нейтронный баланс
активной зоны реактора. Специалисты рассчитывают на радикальное снижение
наработки в реакторе радиоактивного углерода-14, а также уменьшение так
называемой топливной загрузки. Дело в том, что в изотопном составе природного
азота преобладает азот-14, поэтому из-за поглощения нейтронов в загрузке
активной зоны реактора требуется больше делящегося материала для поддержания
цепной реакции. Поскольку азот-15 не поглощает нейтроны, то в процессе
выгорания ядерного топлива концентрация нейтронов будет выше, а значит, самого
топливного материала потребуется меньше.
Энергосистемы IV поколения – это поколение ядерных энергетических систем (согласно классификации, принятой МАГАТЭ), которое предполагает применение различных технологий, объединенных общим результатом – более высокой эффективностью использования топлива, увеличенной безопасностью, энергоэффективностью, сокращением отработавшего ядерного топлива и т.п. Ядерные энергетические системы IV поколения способны кардинально изменить атомную энергетику, прежде всего за счет нового уровня безопасности, расширения топливной номенклатуры и существенного сокращения радиоактивных отходов. Россия является одним из лидеров в разработке технологий IV поколения: на Белоярской АЭС начались предпроектные работы по сооружению энергоблока БН-1200М, а в Томской области впервые в мировой практике на одной площадке создаются АЭС с реактором БРЕСТ-ОД-300 и пристанционный замкнутый ядерный топливный цикл.
Преимущество реакторов на быстрых нейтронах – способность эффективно использовать для производства энергии вторичные продукты топливного цикла (в частности, плутоний). При этом обладая высоким коэффициентом воспроизводства, «быстрые» реакторы могут производить больше потенциального топлива, чем потребляют, а также «дожигать» (то есть утилизировать с выработкой энергии) высокоактивные трансурановые элементы (актиниды).
Стратегический отраслевой проект «Прорыв» госкорпорации «Росатом» нацелен на достижение нового качества ядерной энергетики, разработку, создание и промышленную реализацию замкнутого ядерного топливного цикла (ЗЯТЦ) на базе реакторов на быстрых нейтронах. Проект реализуется под управлением АО «Прорыв» ведущими российскими учеными и инженерами, при участии целого ряда отраслевых институтов.
Топливный дивизион госкорпорации «Росатом» (управляющая
компания – АО «ТВЭЛ») включает предприятия по фабрикации ядерного топлива,
конверсии и обогащению урана, производству газовых центрифуг, а также
научно-исследовательские и конструкторские организации. Являясь единственным
поставщиком ядерного топлива для российских АЭС, ТВЭЛ обеспечивает топливом в
общей сложности более 70 энергетических реакторов в 15 государствах,
исследовательские реакторы в девяти странах мира, а также транспортные реакторы
российского атомного флота. Каждый шестой энергетический реактор в мире
работает на топливе АО «ТВЭЛ». Топливный дивизион является крупнейшим в мире
производителем обогащенного урана, а также лидером глобального рынка стабильных
изотопов. В дивизионе активно развиваются новые бизнесы в области химии,
металлургии, технологий накопления энергии, 3D-печати, цифровых продуктов, а
также вывода из эксплуатации ядерных объектов. В контуре созданы отраслевые
интеграторы «Росатома» по аддитивным технологиям и системам накопления
электроэнергии. www.tvel.ru
Научный дивизион госкорпорации «Росатом» проводит новаторские фундаментальные и прикладные исследования для разработки ядерных и неядерных технологий (в том числе в сфере замыкания ядерного топливного цикла, термоядерного синтеза, ядерной медицины); создаёт наукоёмкие технологии как для нее, так и для других отраслей промышленности. Включает в свой состав 13 научно-исследовательских институтов и коммерческих компаний: Научно-производственное объединение «ЛУЧ» (АО «НИИ НПО «ЛУЧ»), Научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации (АО «НИИТФА»), Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности» (АО «Гиредмет») и другие. Они располагают развитой исследовательской инфраструктурой, а также собственным опытным производством, способным полностью воплотить научный замысел: от фундаментальных исследований до конструкторских разработок и опытных образцов. Большинство научных исследований и разработок дивизиона выполняются в рамках Единого отраслевого тематического плана. В сфере ответственности дивизиона – проведение испытаний, создание высокотехнологичного медицинского оборудования, новых конструкционных материалов. Реализуются проекты по коммерциализации перспективных наукоёмких технологий.
