Международная конференция FR22: Топливо для быстрых натриевых реакторов. Ч.1. Основные преимущества разных топлив
2025-03-11 11:01:25
Международная конференция FR по быстрым реакторам и связанным с ними топливным циклам проводится раз в четыре года. FR22 - это четвертый форум, который прошел в штаб-квартире МАГАТЭ в Вене с 19 по 22 апреля 2022 года.
На конференции от имени международного форума "Generation IV" был представлен обзорный доклад по топливу для быстрых натриевых реакторов. У доклада 19 авторов из восьми организаций, в том числе из России.
Основной докладчик - Фредерик Серр (Frederic Serre), французский комиссариат атомной энергии.
В докладе обсуждались три вида ядерного топлива для быстрых натриевых реакторов - металлическое, оксидное и нитридное.
В первой части доклада названы основные преимущества каждого из трёх топлив.
Преимущества металлического топлива:
• высокая плотность, позволяющая достигать высоких КВ; более жёсткий спектр нейтронов благоприятен с точки зрения баланса нейтронов;
• высокая теплопроводность, вследствие чего топливо работает при пониженных температурах;
• отличная химическая совместимость с натриевым теплоносителем;
• относительно простой процесс изготовления топлива;
• продемонстрированная способность к электрохимической переработке, что обеспечивает желательный уровень нераспространенческих свойств.
Преимущества оксидного топлива:
• высокая температура плавления;
• превосходная структурная и химическая стабильность при высоких температурах и глубоких выгораниях;
• меньшее по сравнению с металлическим топливом распухание под облучением;
• технологические процессы изготовления и переработки во многом схожи с процессами для топлива легководных реакторов, что позволяет использовать накопленный для LWR опыт.
Преимущества нитридного топлива:
• высокая плотность;
• высокая теплопроводность;
• высокая температура плавления.
Страны выбирают топливо для своих проектов быстрых натриевых реакторов, исходя из различных соображений. Выбор тесно связан с требованиями к конструкции активной зоны, имеющимся опытом облучения и испытаний, наличием мощностей по производству топлива и соображениями, касающимися конечного этапа топливного цикла.
В настоящее время Китай, Франция, Япония и Евросоюз выбрали оксидное топливо для основных направлений проектирования быстрых натриевых реакторов, в то время как США и Южная Корея предпочитают металлическое топливо.
В России быстрые натриевые реакторы работают на оксидном топливе, но для следующего поколения реакторов БН рассматривается нитридное топливо.
Для оболочек твэлов и конструкционных материалов ТВС все страны, участвующие в форуме "Generation IV", планируют начинать с ферритно-мартенситных или аустенитных сталей, но в долгосрочной перспективе стремятся перейти на другие материалы, такие как дисперсноупрочнённые (ODS) стали или керамика (например, карбид кремния SiC).