Исследование, проведенное в Томском политехническом университете, показало, что простой метод — увеличение диаметра тепловыделяющего элемента (ТВЭЛа) в ядерном реакторе — способен значительно продлить срок службы ядерного топлива. Ученые утверждают, что этот подход может увеличить продолжительность топливной кампании на впечатляющие 75%.
Потенциал для АЭС малой мощности
Работа ученых Школы инженерии ядерных технологий ТПУ была сосредоточена на оптимизации ториево-урановых топливных композиций, которые считаются наиболее перспективными для атомных электростанций малой мощности (АСММ). Такие станции особенно актуальны для энергоснабжения удаленных и труднодоступных регионов, например, Крайнего Севера. Ключевой проблемой их эксплуатации являются высокие логистические затраты на доставку свежего топлива. Увеличение межперегрузочного интервала за счет продления срока службы топлива напрямую снижает эти расходы и повышает экономическую эффективность.
Суть исследования и полученные результаты
Специалисты использовали методы математического моделирования, чтобы проанализировать работу реактора с разными составами топлива и различными геометрическими параметрами ТВЭЛов. Как пояснил доцент кафедры ЯТЦ ТПУ Владимир Нестеров, увеличение диаметра топливного элемента приводит к снижению плотности теплового потока с его поверхности. Это, в свою очередь, улучшает теплофизические характеристики и позволяет топливу работать дольше без ухудшения безопасности реактора.
Расчеты однозначно показали, что переход на ториево-урановое топливо в сочетании с увеличением диаметра твэлов позволяет увеличить продолжительность топливной кампании примерно на 75%. Теплофизические расчеты подтвердили принципиальную возможность такой модернизации.
Обратите внимание: Аналогичная продукция, ранее импортировавшаяся из Японии, позволяет ремонтировать изношенные безнапорные трубопроводы и изготавливать новые трубы любой формы и диаметра.
Перспективы ториевой энергетики и будущие планы
Ученые ТПУ не планируют останавливаться на достигнутом. Следующим этапом станет аналогичное исследование для реакторов, работающих на торий-плутониевом топливе. Как отметил Владимир Нестеров, использование тория крайне перспективно, поскольку его запасы в земной коре примерно в четыре раза превышают запасы урана.
Кроме того, существует значительное количество накопленного энергетического плутония из отработавшего ядерного топлива. В настоящее время этот материал практически не используется в энергетике, его хранение дорого, а возможности для его «сжигания» в реакторах на быстрых нейтронах ограничены. Разработка оптимальных условий (состава топлива и геометрии ТВЭЛа) для эффективного использования тория и плутония может решить эту проблему, обеспечив длительные топливные кампании и вовлекая в топливный цикл ценные, но пока невостребованные нуклиды.
Больше интересных статей здесь: Промышленность.
Источник статьи: Увеличение диаметра тепловыделяющего элемента ядерного реактора позволяет продлить срок службы ядерного топлива на 75%.