Большие надежды возлагаются на ядерную энергетику с использованием реакторов на расплавах солей (жидкосолевой реактор, ЖСР, MSR). Они считаются перспективной технологией будущего в области ядерной энергетики. Также такие реакторы считаются более безопасными, чем обычные ядерные реакторы.
Реактор в лаборатории. Фото: INL
Поскольку топливо постоянно находится в жидком состоянии, оно также действует как охлаждающая жидкость. Поскольку активная зона намеренно поддерживается в жидком состоянии, классическое расплавление активной зоны невозможно. Кроме того, образуется меньше опасных ядерных отходов, а операции считаются более эффективными. Однако существуют и препятствия на пути развития технологии.
Американские ученые добились прорыва в так называемом эксперименте с реактором на расплавах солей (MSRE), который продвигает разработку функциональных жидкосолевых реакторов. Они нашли новый, более эффективный метод производства топлива. Об этом научно-исследовательский институт сообщил на своем сайте.
В этом типе реактора топливные стержни из обогащенного урана или плутония и вода, используемая для их охлаждения, которые обычно применяются на атомных электростанциях, заменяются смесью ядерного топлива и расплавленной соли. Реакторы на расплавах солей имеют более высокие температуры (около 600 градусов по Цельсию) и большее давление, чем обычные реакторы с водой под давлением. Это позволяет им работать на 50 процентов эффективнее.
Одной из самых больших проблем на сегодняшний день является то, что урановое топливо, используемое в MSR, должно находиться в определенной химической форме: уран должен быть растворим в хлоридных солях. Однако это делает его химически менее стабильным и вызывает проблемы с коррозией.
Исследователи из Национальной лаборатории Айдахо (INL) работают над решением этой проблемы с 2020 года. С тех пор американские ученые ищут подходящее соединение урана, которое они также хотят производить в больших количествах.
Ранее исследователям удавалось произвести лишь небольшие партии разработанного ими топлива (до 85 граммов за один раз). Однако для достижения критического состояния реактору необходимо полтонны.
Теперь исследователи определили точные условия, компоненты и методы, необходимые для производства большего количества топлива за одну операцию. За один раз им удалось произвести 18 кг.
И с высокой эффективностью. 90 процентов урана можно переработать в пригодную для использования топливную соль. Это открытие представляет собой важную веху в разработках реакторов на расплавах солей.
Были проведены эксперименты с обедненным ураном, чтобы найти правильную формулу топлива. Затем обогащенный уран используется для производства нужного топлива. Фото: INL
Теперь они планируют произвести пять партий обогащенного урана к октябрю. Это свидетельствует о серийном производстве топлива.
Совместно с Southern Company и TerraPower они планируют построить первый «критический жидкосолевой реактор быстрого спектра» (Critical Fast-Spectrum Flüssigsalzreaktor) к 2028 году. Этот экспериментальный реактор затем будет использоваться для исследования поведения нейтронов в реакторе, а также для проверки стабильности топлива и коррозионной стойкости компонентов реактора. Ожидается, что коммерческая версия будет представлена к 2035 году.
