20 мая 2016

Создана карта распределения бора в модели топливного расплава реакторов "Фукусимы"

Ликвидация последствий атомной аварии на "Фукусиме" стала на шаг ближе: японские исследователи составили карту распределения соединений бора в модели управляющего стержня ядерного реактора. Эти данные помогут определить риск повторной критичности.

До сих пор у ликвидаторов нет ясности с ситуацией внутри пострадавших реакторов. "Извлечение радиоактивных продуктов из реакторов является первоочередной задачей", - говорит руководитель научной группы Рюта Касада из университета г. Киото.

Для контроля выходной энергии, в ядерных реакторах кипящего типа - таких, как на АЭС "Фукусима-1", - используются трубки из нержавеющей стали с карбидом бора в качестве поглотителя, так как при расщеплении атомов бор поглощает нейтроны. При штатной работе управляющих стержней атомный распад идет с равномерной скоростью. В чрезвычайных ситуациях, как при фукусимской аварии, перегретый пар контактирует со стержнями, и бор вступает в реакцию с окружающими материалами - например, нержавеющей сталью - с образованием расплава.

"При плавлении атомы бора перемещаются вниз и аккумулируются у днища корпуса реактора, - объясняет Касада. - Это может привести к дефициту регулирующих рабочих веществ в верхней части активной зоны, что повышает риск повторной критичности на этих участках. Поэтому карта распространения атомов бора в реакторе покажет нам, на каких участках повторная критичность более вероятна. Кроме того, необходимо знать химическое состояние бора, так как некоторые его соединения могут привести к образованию радиоактивных веществ, которые распространятся в окружающую среду".

Чтобы имитировать условия тяжелой аварии, Касада и его коллеги наполнили модель регулирующего стержня паром, нагретым до 1250°C, а затем составили карту распределения частиц расплавленного бора, определив рентгеновским аппаратом его химическое состояние. Рентгеновский спектр показал различия в строении различных соединений бора - таких, как оксид бора, карбид бора и борид железа.

"Мы опробовали методику, которая пригодится на "Фукусиме", - убежден Касада. - Сейчас мы еще не готовы использовать метод в реальных условиях, но планируем со временем визуализировать химическое состояние других элементов и создать надежную материальную базу, которая будет использована при ликвидации последствий аварии на "Фукусиме".