Индийские бридеры: погоня за выгоранием

02 декабря 2005
Р.Прасад

Через двадцать лет после пуска реактора FBTR в Центре атомных исследований имени Индиры Ганди (IGCAR) в Калпаккаме, разработанное в Индии смешанное уран-плутониевое карбидное топливо достигло глубины выгорания 150000 МВт-сут/т. «С этим показателем мы подошли к концу кампании такого типа ядерного горючего. Книга дописана, и действие в ней завершилось на счастливой ноте», – говорит доктор Балдев Радж, директор IGCAR.

Глубина выгорания – это то количество энергии, которое может быть получено с единичной массы топлива. Чем больше глубина выгорания, тем меньше топлива потребуется использовать в реакторе. Кроме того, это означает переработку меньшего объёма топлива и накопление меньшего количества радиоактивных отходов (РАО).

Достигнутый показатель стал выдающимся достижением для атомщиков, работавших наперекор всем возникавшим трудностям. Успешное окончание кампании карбидного топлива подтвердило, что учёные двигались за прошедшие два десятилетия в правильном направлении.

В своё время Индия, из-за введённых против неё ограничений на импорт обогащённого урана, была вынуждена задуматься об использовании в своих быстрых реакторах карбидного топлива. Сейчас, после достижения глубины выгорания 150000 МВт-сут/т, индийские атомщики наглядно показали – санкции могут лишь замедлить, но никоим образом не остановить независимое развитие атомных технологий.

«Сначала мы поставили задачу достичь выгорания 25000 МВт-сут/т. У нас не было надёжных данных по такому топливу, и уровень погрешностей был очень высок», – вспоминает доктор Радж.

Наибольшую тревогу вызывала не конструкционная часть твэла (оболочка твэла и т.п.), но само топливо – в частности, пути его взаимодействия с оболочкой в условиях активной зоны реактора. Каждый раз, когда достигалась очередная промежуточная цель, атомщики IGCAR поднимали планку и обозначали новый рубеж.

«Материалы оболочек и чехла достигли очень низких величин запаса пластичности – до 3%. Когда мы только приступали к испытаниям, этот запас равнялся 50%. Всё то, что хрупко, склонно к повреждениям», – говорит Радж.

Тем не менее, атомщики не обнаружили за всё время ни одного дефектного твэла с негерметичной оболочкой. Не было и фактов выхода из твэлов наружу топлива или делящегося материала. «Конструктивная целостность твэлов была сохранена. Однако, из соображений предосторожности, мы не будем двигаться в сторону ещё большего выгорания», – подчеркнул Радж.

Когда глубина выгорания достигла значений порядка 100000 МВт-сут/т, топливные таблетки дошли в своём процессе распухания до оболочек твэлов. При дальнейшем росте выгорания конструкционные материалы твэлов могут начать деформироваться, так как распухание топлива из-за накопления газообразных осколков деления не прекращается. Если бы запас пластичности с ростом выгорания не был бы столь низким, каким он получается из экспериментальных данных и расчётных моделей, то атомщики смогли бы продлить кампанию карбидного топлива. «Но шансы слишком малы», – откровенно признаётся директор IGCAR.

Теперь, после 6-8 месяцев охлаждения, карбидное топливо, достигшее глубины выгорания 150000 МВт-сут/т, будет отправлено на переработку.

А у атомщиков IGCAR – новая амбициозная задача, поставленная департаментом по атомной энергии. Их ныне интересует освоение технологии металлического топлива для атомных реакторов будущего. «Само по себе металлическое топливо не ново. Но технологии его переработки развиты слабо», – разъясняет доктор Радж. По мнению атомщика, на этапе производства металлического топлива IGCAR не столкнётся с какими-либо значительными трудностями.

Металлическое топливо позволяет достичь повышенных величин коэффициента воспроизводства (конверсии) – иными словами, отношения масс наработанного и выгоревшего делящегося вещества. Кроме того, использование металла приведёт к сокращению времени удвоения (времени, необходимого для удвоения количества доступного делящегося материала) и уменьшению дозовых нагрузок на этапе производства топлива.

«Мы намереваемся выйти для металлического топлива на глубины выгорания от 150000 до 200000 МВт-сут/т. Ограничения сверху будут связаны только с состоянием оболочек твэлов и чехловых материалов», – уверен доктор Радж.

В настоящее время атомщики IGCAR активно работают над подбором подходящих модификаций материалов оболочек и процедур термомеханической обработки конструкционных материалов, которые позволили бы добиваться всё более глубоких выгораний.

На FBTR не забывают и про MOX-топливо. Стоит напомнить, что энергетический быстрый бридер PFBR-500, сооружаемый в Калпаккаме, будет работать именно на смешанном оксидном топливе.

Одна из топливных сборок, содержащих 37 твэлов с MOX-топливом, уже достигла на FBTR глубины выгорания 55000 МВт-сут/т. Доктор Радж не сомневается в том, что как минимум одна MOX-сборка сможет достоять в FBTR до выгорания 100000 МВт-сут/т.

«The Hindu»

Мнение автора не обязательно совпадает с мнением редакции.
Обнаружили ошибку? Пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter


    Комментарии

Прокомментируйте новость или высказывание

Постоянный адрес новости:

Поиск

Подписка


Главный редактор Иран.ру
Пишите в
редакцию ИА «Иран.ру»

info@iran.ru

Page load: 0.03619 sec