Ученые создали модель безопасной работы ядерных реакторов будущего

Российские ученые создали математическую модель безопасной работы ядерных реакторов на быстрых нейтронах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем, что является значимым шагом в развитии атомной энергетики.

Эта новая модель, разработанная исследователями МФТИ, представляет собой инновационный подход к обеспечению безопасности и эффективности работы ядерных установок.

Важно отметить, что реакторы на быстрых нейтронах требуют использования альтернативных теплоносителей, которые не замедляют нейтроны, в отличие от обычной воды, применяемой в реакторах на тепловых нейтронах. Это открывает новые перспективы для развития технологий ядерной энергетики и повышения ее безопасности.

Создание математической модели, способной обеспечить стабильную и безопасную работу ядерных реакторов на быстрых нейтронах, является ключевым шагом в исследованиях по улучшению современных энергетических технологий. Это позволит ученым более точно прогнозировать и контролировать процессы, происходящие в реакторах, и обеспечить более эффективное использование ядерной энергии.

В поисках оптимального теплоносителя для реакторов одним из возможных вариантов является тяжелый жидкометаллический расплав свинец-висмут. Однако его использование затрудняется из-за агрессивного взаимодействия с стальными элементами реактора, которые растворяются при прямом контакте.

Для защиты металлических элементов от разрушительного воздействия теплоносителя можно добавить небольшое количество кислорода, создающего на поверхности стали защитную пленку. Однако, если оксидная пленка окажется слишком толстой, это может привести к перегреву активной зоны - "сердца" реактора, где происходит ядерная реакция.

Исследования в области разработки новых теплоносителей для ядерных реакторов продолжаются, с целью найти оптимальное сочетание свойств, обеспечивающее эффективную работу и безопасность ядерной установки.

Технология обращения с тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями (ТЖМТ) играет ключевую роль в обеспечении стабильной работы реакторов с ТЖМТ, гарантируя их надежность, безопасность и отсутствие аварий. Разработанная модель в рамках совместного проекта МФТИ и Объединенного института высоких температур РАН позволила ученым более детально исследовать коррозионные процессы, связанные с растворением оксидной пленки в экспериментах, без учета дополнительных факторов, таких как эрозия оксидного слоя в потоке теплоносителя. Это значительный шаг в понимании и контроле процессов, происходящих в реакторах с ТЖМТ и способствует повышению эффективности и безопасности их эксплуатации.

Благодаря полученному результату, мы можем продвинуться еще дальше в направлении заполнения пробелов в понимании процессов, происходящих в тяжелом жидкометаллическом теплоносителе. Эту информацию поделился Владислав Николаев, начальник группы отдела разработки блока реакторной установки крупной мощности научно-исследовательского института НИКИЭТ и сотрудник МФТИ и ОИВТ РАН.

Теоретическая модель безопасной эксплуатации реактора на быстрых нейтронах не только ускорит процесс экспериментальных исследований конструкций, но и значительно снизит их стоимость. Это важный шаг в развитии ядерной энергетики и повышении безопасности ядерных установок.

Исследования, проведенные специалистами, позволят оптимизировать процессы работы реакторов и повысить их эффективность. Такие научные открытия способствуют развитию современных технологий в области ядерной энергетики и обеспечивают безопасность энергетических установок.

Исследование коррозионных процессов – это сложная и многолетняя работа, требующая не только сотни тысяч часов, но и тестирования на масштабных коррозионных стендах. Об этом подчеркнул научный сотрудник лаборатории суперкомпьютерных методов в физике конденсированного состояния МФТИ, Даниил Колотинский, также являющийся научным сотрудником ОИВТ РАН.

Согласно словам Колотинского, разработанная ими модель отличается от мировых аналогов тем, что не требует предварительной оптимизации по данным коррозионных экспериментов. Наоборот, она основана на известных термодинамических данных и коэффициентах массопереноса в теплоносителе, что позволяет предсказывать поведение внешнего слоя оксидной пленки в конкретных условиях коррозионных испытаний.

Это новаторское подход к анализу коррозионных процессов открывает возможности для более точного прогнозирования поведения материалов в агрессивных средах и разработки более эффективных методов защиты от коррозии. Такие исследования имеют важное значение для промышленности, где сохранение интегритета материалов играет решающую роль в обеспечении безопасности и долговечности различных конструкций и устройств.

В рамках стратегического отраслевого проекта "Прорыв" "Росатом" строит на площадке своего "Сибирского химического комбината" в Северске Томской области опытно-демонстрационный энергетический комплекс IV поколения на основе инновационной реакторной установки на быстрых нейтронах и свинцовым теплоносителем БРЕСТ-ОД-300 мощностью 300 МВт. Этот проект направлен на разработку передовых технологий в области ядерной энергетики и является важным шагом в развитии отрасли.

В ближайших планах исследователей – обобщить модель на случай неоднородных оксидных пленок и локальных видов коррозионных процессов. Этот шаг позволит существенно расширить границы применимости модели и еще сильнее приблизить их к диапазону реальных условий эксплуатации конструкционных материалов в реакторных установках на быстрых нейтронах, отметили в МФТИ. Разработка новых материалов и технологий играет ключевую роль в обеспечении безопасности ядерной энергетики и устойчивости энергосистем.

Энергетический комплекс IV поколения, который строится "Росатом" в Томской области, представляет собой инновационный шаг в развитии ядерной отрасли. Новые технологии и решения, применяемые в этом проекте, имеют потенциал изменить ландшафт ядерной энергетики и повысить ее эффективность и безопасность.

Проект "Прорыв" представляет собой амбициозную инициативу по созданию новой технологической платформы в атомной отрасли, основанной на замкнутом ядерном топливном цикле (ЗЯТЦ) и работе реакторов на быстрых нейтронах. Одним из ключевых элементов этого проекта является включение в состав объектов ОДЭК замыкающего ядерного топливного цикла пристанционного завода.

Этот завод будет включать модуль переработки облученного ядерного топлива реактора БРЕСТ и модуль по производству такого топлива. Реализация проекта "Прорыв" направлена на обеспечение российских технологий лидерством в мировой атомной энергетике, а ОДЭК станет первым в мире полным пристанционным комплексом, обеспечивающим ЗЯТЦ.

Этот проект призван создать новое качество атомной генерации, которое будет безопасным, экологичным, ресурсосберегающим и конкурентоспособным. ОДЭК будет символом инноваций в области атомной энергетики и демонстрацией потенциала российской науки и технологий в этой области.

Источник и фото - ria.ru