Учёные из Университета Шеффилда (Великобритания) разработали материалы, состав и свойства которых имитируют состав и свойства топливного расплава, который образуется в ходе аварий на АЭС. По мнению авторов, это поможет как в выводе из эксплуатации тех аварийных АЭС, который столкнулись с такой проблемой (Чернобыльская и Фукусима), так и при реагировании на возможные аварийные случаи в будущем.
Известно, что проблема обращения с топливным расплавом является одной из основных, которая может возникнуть в ходе аварийных ситуаций. В ходе эксплуатации АЭС в нормальном режиме тепловая энергия, выделяющаяся в ходе цепной ядерной реакции, постоянно отводится через теплоноситель, в результате чего в активной зоне поддерживается стабильная температура, позволяющая сохранять конструкционную целостность топливных оболочек. Но в случае аварийной ситуации, когда циркуляция теплоносителя может прекращаться, то неконтролируемое выделение тепла приводит к расплавлению топливных элементов и к образованию массы под названием «топливный расплав».
Данное состояние вещества опасно, во-первых, по причине своей высокой радиоактивности (т.к. там, помимо собственно топлива, содержатся и более высокоактивные продукты деления), во-вторых, по причине высокой температуры расплава, что значительно затрудняет меры по его обезвреживанию. И даже после остывания по-прежнему остаётся вещество сложного состава с высоким уровнем радиоактивности, способы обращения с которым детально не разработаны.
Во время Чернобыльской аварии 1986 года существовал риск, что топливный расплав может соединиться с грунтовыми водами, что (если бы эта угроза реализовалась) привело бы к ещё одному взрыву с большим выбросом радиоактивных веществ в атмосферу. Последствия аварии в Фукусиме в 2011 году были несколько менее катастрофичными, но и в этом случае в аварийных энергоблоках образовалось большое количество топливного расплава, наличие которого затрудняет работы по выводу этих блоков из эксплуатации.
Для решения этой задачи сотрудники Шеффилдского университета под руководством доктора Клэр Коркхилл (Dr Claire Corkhill) изготовили вещество под названием «лавоподобные топливосодержащие материалы» (lava-like fuel containing materials, сокращённо LFCMs), которые позволяют моделировать процессы, протекающие в топливном расплаве. Данное вещество представляет собой сплав из радиоактивных материалов, аналогичных тем, из которых изготавливается ядерное топливо, и конструкционных материалов, используемых в топливных элементах и в защитных оболочках атомных реакторов.
Как отмечает Клэр Коркхилл, использование данных материалов позволит, во-первых, изучить их механические, физические и химические свойства в более безопасных лабораторных условиях, во-вторых, отработать методы обращения с ним, например, использовать их для испытания робототехнических средств, которые могут быть предназначены для работы в условиях реальных аварий.
Результаты данных исследований планируется использовать в первую очередь для помощи Украине и Японии в выводе из эксплуатации аварийных АЭС в Чернобыле и в Фукусиме, что, по оценкам, займёт 100 и 50 лет соответственно.
