В России, на Сибирском химическом комбинате, создали необычную тепловыделяющую сборку для атомных реакторов под названием ОС-5. Ее уникальность в том, что внутри используется инновационное нитридное топливо (СНУП) из смеси урана и плутония, а под стальной оболочкой твэла впервые применили металлический натрий. Этот жидкий металл словно обволакивает топливные таблетки, улучшая их характеристики.

Российские расчеты показывают, что такой жидкометаллический подслой поможет снизить рабочую температуру топлива, при том что температура теплоносителя останется прежней. Топливная таблетка будет меньше расширяться и давить на защитную оболочку, что снижает риски ее повреждения. Это прямой путь к повышению и экономичности, и надежности топлива.

Эта работа — часть большой программы по созданию топлива для реактора БРЕСТ-ОД-300, который строят в Северске в рамках проекта «Прорыв». Ученые Росатома уже несколько лет испытывают СНУП-топливо в реакторе БН-600 на Белоярской АЭС, чтобы доказать возможность его глубокого выгорания.

Первое поколение СНУП-топлива для БРЕСТ-ОД-300 рассчитано на выгорание в 6% тяжелых атомов. Наша цель — поэтапно увеличить этот показатель до 12%. Чтобы испытать топливо на пределе в реакторе БН-600, мы уже использовали ряд нестандартных решений, например, специальные выемные контейнеры. Твэлы с жидкометаллическим подслоем ОС-5 — это революционное решение и еще один важный шаг в развитии нитридного топлива. Именно с этой сборкой мы рассчитываем достичь проектных целевых показателей топлива для быстрых реакторов, — отметил Михаил Скупов, руководитель проекта по разработке твэлов со СНУП-топливом.

После согласования с Ростехнадзором новую сборку отправят на испытания в реактор БН-600.

Александр Угрюмов, старший вице-президент ТВЭЛ, подчеркивает стратегическое значение этой работы:

Нитридное топливо плотнее оксидного, а значит — потенциально экономичнее. Изначально его создавали для реакторов со свинцовым теплоносителем, но оно может подойти и для натриевых. Наша конечная цель — не только замкнуть ядерный цикл, но и сделать быстрые реакторы максимально конкурентоспособными на энергорынке.

Что такое СНУП-топливо

• Это смесь урана и плутония, где делящиеся материалы представлены в форме нитрида, а не стандартного диоксида урана.
• Оно обладает высокой плотностью и теплопроводностью, что делает реакторы компактнее, а топливо — надежнее.

Чем быстрые реакторы лучше

• Они эффективно используют вторичные продукты топливного цикла, например, плутоний.
• Могут производить больше топлива, чем потребляют, и «дожигать» опасные радиоактивные отходы.