В России разработали принципиально новый способ производства ядерного топлива

В Дальневосточном федеральном университете (ДВФУ) и Институте химии Дальневосточного отделения РАН разработали принципиально новый способ изготовления топлива для атомных реакторов. Новая технология позволяет получать топливо более высокого качества и устойчивости, что должно снизить сложности с его хранением после отработки в реакторе. Особенно полезным оно окажется для перспективных реакторов на быстрых нейтронах. Кроме того, с ним удастся сократить число стадий производства без увеличения себестоимости.

Сегодня основным видом топлива для ядерных реакторов являются таблетки из оксидов и гексафторида урана. Таблетки складывают столбиком в стержни — тепловыделяющие элементы, устанавливаемые в активной зоне и омываемые теплоносителем. Получение таких таблеток — довольно долгий и сложный процесс. Их делают, как керамику — изготавливаются гранулы, которые затем прессуют и спекают между собой.

Если при спекании некоторых видов топлива была допущена ошибка, например, диоксида урана, то в силу низкой теплопроводности таблетки из него могут растрескаться в реакторе, что приведёт к большим техническим проблемам. Дальневосточные учёные предложили альтернативный способ производства, давно используемый в порошковой металлургии, но никогда не применявшийся ранее к соединениям урана — электроимпульсное спекание под давлением.

Для этого в пресс-форму засыпают порошок из диоксида урана, затем форма сдавливает порошок, одновременно с этим через него пропускается мощный электрический разряд. Метод хорош тем, что позволяет получать топливные таблетки, лучше переносящие перепады температур и напряжения деформации, а также радиоактивное излучение. Таким образом, угроза растрескивания для них гораздо ниже.

Кроме того, сокращаются и затраты времени на производство таблеток. Их удаётся получить даже из порошка диоксида урана, который не пригоден для стандартной технологии спекания гранул. Зато диоксид урана годится для работы в атомных реакторах на быстрых нейтронах. Количество получаемого в них ядерного топлива больше, чем количество затрачиваемого. И в случае массового производств себестоимость таблеток будет очень низкой, до десяти долларов США за штуку.

Разработками ДВФУ уже заинтересовались представители Производственного объединения "Маяк" — единственного в России предприятия, занимающегося переработкой ядерного топлива. Сейчас планируется создание пилотной установки для промышленного освоения технологии импульсного спекания.