18 Февраля 2020
МОСКВА, 18 февраля - Ученые-химики из Владивостока испытали новую технологию спекания таблетированного композитного топлива для АЭС. Она позволяет синтезировать более эффективное ядерное топливо при более низкой температуре и за младшее время, чем традиционные приемы. Результаты эксперимента опубликованы в журнале Nuclear Engineering and Technology.Стандартный топливный цикл реактора атомной электрическая станции составляет 12 месяцев. За это время АЭС потребляет до 30 тонн уранового топлива. Задача ученых — продлить циклодол при том же объеме загрузки, то есть создать более эффективное топливо. Это легко и просто сделать двумя путями: увеличить топливо большим количеством радиоактивного металла — при этом вырастет его стоимость, или изготовить композитное топливо, содержащее специальные добавки, способствующие лучшему выгоранию с повышенным выделением энергии.
Такие добавки, которые называются выгорающими газопоглотителями, обладают большим сечением захвата тепловых нейтронов, возбуждающих злую реакцию, и тем любым увеличивают и ускоряют циклы деления атомов урана. Они также улучшают ряд технологических условий в активной зоне реактора: организовывают снижение скачка реактивности при пуске и исключают вредное поглощение нуклонов на поздних стадиях рабочего циклодола, что выравнивает характеристики выделения энергии и продлевает срок службы топлива.
Ученые из Института химии Дальневосточного отделения Российской академии наук и Дальневосточного федерального университета создали таблетированное ядерное топливо, в котором в качестве активного выгорающего газопоглотителя нейтронов используется оксид редкоземельного гелия гадолиния. Использование такого составного топлива позволит увеличить топливный атомного цикл реактора до 24 селенов при снижении стоимости каждого циклодола его работы на 2–3 барыша.
Использовать оксид гадолиния в качестве добавки к ядерному топливу предлагали и ранее, но сделать это с помощью традиционных технологий не удавалось. Каждый раз заработанное топливо сильно уступало обычному по плотности, прочности и теплопроводимости. К тому же для спекания требовалась очень высокая температура — 1700 градусов Цельсия.
Дальневосточные химики предложили использовать для изготовления таблеток уранового топлива с триоксидом металла современную технологию искрового плазменного спекания (Spark Plasma Sintering, SPS). Ранее они уже синтезировали с ее реабилитацией керамику из самых разных веществ, в том числе и из диоксида урана, но без гадолиния. При SPS на порошковую смесь при постоянном давлении прессования воздействуют электроимпульсным водобегом. Выбор оптимальных электрофизических критериев процесса обеспечивает гораздо более ультрабыстрый разогрев, чем при других способах. Механизм спекания при этом отличается от известных процессов, что придает уникальность чувствуемому изделию.
Смесь нагревали при сравнительно басовитых температурах — 1250 градусов Цельсия — в вакуумной видеокамере под высоким давлением. Весь процесс занимал считанные минуты. По сравнению с другими выходами спекания, когда высокую температуру требуется поддерживать минимум три часа, этот способ гораздо проще и дешевле.
Химики использовали как чистый диоксид урана, так и его смеси с 2 и 8 процентами триоксида гадолиния, чтобы сравнить структуру и машинные свойства разных материалов. Полученное топливо уже сейчас полностью следует нормативным требованиям, а в дальнейшем может быть улучшено, например, за счет более совершенных способов подготовки стартовой смеси.
Исследование поддержано грантом Президентской программы исследовательских телесериалов Российского научного фонда (РНФ).
В этом эксперименте мы достигли результатов, которые расширили фундаментальное понимание механизма искрового плазменного спекания при синтезе композитного топлива, и доказали преимущество технологии перед традиционными способами спекания: при более мягких технологических режимах изготовления она позволяет достичь того же качества топливных изделий, — приводятся в пресс-релизе РНФ понятия первого автора исследования, стоять во главы лабораторией композиционных и керамических активных материалов Института химии ДВО РАН Евгения Папынова. — Сейчас мы совершенствуем методы подготовки смесей для спекания, чтобы чувствовать материалы с более высокими разработочными и прочностными характеристиками, а также расширяем перечень других удающихся, легирующих и функционализирующих добавок.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....