Специалисты Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского (ГЕОХИ) РАН разработали метод прямого получения смешанного уран-плутониевого ядерного топлива с помощью СВЧ-излучения, который практически исключает образование опасных жидких радиоактивных отходов, сообщили РИА Новости в министерстве науки и высшего образования РФ.
Госкорпорация "Росатом" осваивает технологии, необходимые для перехода к конкурентоспособной энергетической системе на основе замкнутого ядерного топливного цикла (ЗЯТЦ), в котором используется смешанное уран-плутониевое топливо. Благодаря ЗЯТЦ можно будет решать одну из ключевых проблем нынешней атомной энергетики, связанной с ограниченностью запасов природного урана.
Основной метод производства смешанного уран-плутониевого топлива заключается в механическом смешении порошков диоксида урана и диоксида плутония с дальнейшим изготовлением топливных таблеток. По словам специалистов, такой способ обладает рядом недостатков.
"Выделение чистого плутония противоречит концепции нераспространения делящихся материалов. При таком подходе сложно добиться гомогенного распределения плутония в массе диоксида урана, что в итоге может приводить к локальному выгоранию гетерогенного топлива в результате локализованного выделения тепла, газовыделению и проблемам при растворении отработавшего ядерного топлива", - рассказал заместитель директора по научной работе ГЕОХИ Сергей Винокуров,
Получать более однородную смесь диоксида урана и плутония можно на основе применяемого в атомной промышленности процесса выделения диоксида урана из осадка вещества аммонийуранилтрикарбоната. Но в этом процессе в результате промывки осадков образуется большое количество жидких радиоактивных отходов, отмечают ученые.
Исследователи ГЕОХИ предложили альтернативный метод прямого получения смешанного диоксида урана и плутония из их азотнокислого раствора при использовании СВЧ-излучения (так называемая СВЧ-денитрация).
"Этот метод основан на диэлектрических свойствах урана, который способен интенсивно поглощать СВЧ-излучение и разогреваться до высоких температур (вплоть до 1700-1800 градусов по Цельсию), в том числе для последующего спекания и получения керамического ядерного топлива в таблетках в восстановительной атмосфере смеси аргона с водородом", - пояснил Винокуров.
Новый метод не требует введения дополнительных реагентов и помогает обезопасить процесс изготовления топлива.
"Можно расположить камеры СВЧ-установок за свинцовой защитой, а генераторы СВЧ-волн и блоки электронного управления – в чистой зоне, и обеспечить тем самым необходимую защиту персонала, что немаловажно при обращении с топливом, содержащим плутоний, токсичным и обладающим высокой удельной активностью материалом", - добавил ученый.
В дальнейшем специалисты ГЕОХИ планируют подобрать оптимальные режимы технологических стадий, реализуемых при использовании СВЧ-излучения: от получения смеси диоксида урана-плутония до изготовления кондиционных топливных таблеток.