Суперфиналист конкурса управленцев «Лидеры России» – флагманского проекта президентской платформы «Россия – страна возможностей» – Арслан Забиров из Москвы занимается созданием устойчивой к авариям топливной системы для АЭС. В случае аварийных ситуаций так называемое толерантное топливо должно в течение длительного времени сохранять свою целостность без возникновения пароциркониевой реакции, которая чрезвычайно опасна и может усугубить аварию.
Российские ученые работают над созданием толерантного, то есть устойчивого к авариям, топлива для атомных электростанций. Предполагается, что в случае аварийных ситуаций в активной зоне реактора новая топливная система сможет в течение длительного времени сохранять целостность без возникновения пароциркониевой реакции, которая взрывоопасна. Об этом сообщил победитель трека «Наука» и суперфиналист четвертого сезона конкурса управленцев «Лидеры России» – старший научный сотрудник Научно-технического центра по ядерной и радиационной безопасности (НТЦ ЯРБ), доцент Московского энергетического института (МЭИ), кандидат технических наук Арслан Забиров.
Крупномасштабные научные исследования, направленные на исключение и смягчение последствий пароциркониевой реакции, начались во всем мире после аварии на АЭС «Фукусима-Дайичи» в 2011 году, во время которой произошел мощный выброс и взрыв водорода, что привело к разрушению барьеров безопасности и выходу радиоактивных продуктов в окружающую среду.
Одним из направлений работы НТЦ ЯРБ и МЭИ стало исследование новых материалов для изготовления оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов) – это главный элемент активной зоны реактора, содержащий ядерное топливо и один из первых барьеров на пути выхода радиоактивных продуктов.
«АЭС с водно-водяными энергетическими реакторами, которых в России большинство, используются твэлы, оболочка которых выполнена из циркониевых сплавов, а ядерное топливо представляет собой диоксид урана. У циркониевых оболочек есть свои преимущества, но при возникновении внештатных ситуаций начинают проявляться их недостатки. После катастрофы на АЭС в Японии в 2011 году во многих мировых научных центрах начались широкомасштабные исследования, направленные на предотвращение пароциркониевой реакции и улучшение экономических показателей топливных элементов. Ядерное топливо, создаваемое с использованием новых материалов, должно обеспечить устойчивость к аварийным условиям, в том числе к высокотемпературному окислению оболочек твэлов», – отметил Арслан Забиров.
Новые ТВС с экспериментальными твэлами, проходившие испытания в исследовательском реакторе МИР в ДимитровградеОн пояснил, что перспективным для толерантной топливной системы является нанесение хрома на циркониевые оболочки твэлов или полная замена циркония сталями и сплавами, а в долгосрочной перспективе – карбидом кремния.
За последние несколько лет в разных странах, в том числе в России (Ростовская АЭС), уже выполнены экспериментальные загрузки твэлов толерантного топлива в действующие энергетические реакторы.
«Сейчас требуется проведение дополнительных испытаний новых материалов, в том числе в условиях поставарийного залива активной зоны ядерного реактора, поскольку толерантное топливо направлено именно на то, чтобы задержать начало разрушающих процессов в случае аварий. Наша научная группа изучает теплообмен при кипении на поверхности этих материалов и возможность точного предсказания температуры перехода к интенсивному режиму охлаждения. При этом опыты проводятся на новой отечественной экспериментальной установке, которая по многим характеристикам не имеет аналогов в мире. Исследования позволят обосновать с позиций теплофизики выбор толерантного твэла, что существенно повысит надежность систем безопасности АЭС», – уточнил Арслан Забиров.
Результаты исследований ученые НТЦ ЯРБ и МЭИ планируют получить в течение ближайших пяти лет.