В Институте промышленных ядерных технологий НИЯУ МИФИ предложена схема по промышленной наработке плутония-238 с использованием энергетических ядерных реакторов.
Как рассказал директор Института промышленных ядерных технологий (ИПЯТ НИЯУ МИФИ) профессор Эдуард Глаговский, плутоний-238 играет роль главного источника энергии для космических аппаратов, участвующих в исследовании планет Солнечной системы. Это, в частности, связано с тем, что период полураспада сопоставим с длительностью работы космических аппаратов, осваивающих дальний космос, которая может измеряться десятилетиями. Также плутоний-238 является ценным источником энергии для российской Лунной программы.
В то же время, того количества этого изотопа плутония, которое на сегодня имеется в России и в мире, явно недостаточно. Поэтому учеными МИФИ рассмотрена технологическая схема промышленной наработки плутония с использованием энергетических реакторов, а также автономные источники электропитания, позволяющие экономно расходовать этот изотоп.
По словам заместителя директора ИПЯТ НИЯУ МИФИ, доктора физико-математических наук Игоря Коновалова, суть рассмотренной схемы заключается в том, что из отработанного уранового топлива АЭС в качестве промежуточной ступени будут извлекаться изотопы америция или нептуния, которые в настоящее время рассматриваются как радиоактивные отходы, и из будет нарабатываться изотоп плутоний-238.
24 октября предложенная схема была обсуждена в МИФИ на семинаре с участием представителей Управления ядерных материалов ГК «Росатом», Частного учреждения «Наука и инновации» ГК «Росатом», ФГУП ПО «Маяк», ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», ФГУП «ГХК», АО «ПРОРЫВ», АО «НИКИЭТ», АО «Радиевый институт», АО «Техснабэкспорт», АО «ГНЦ РФ-ФЭИ», АО «ГНЦ НИИАР», АО ОКБ «ГИДРОПРЕСС», АО «ТВЭЛ», АО «НПО Лавочкина» и РКК «Энергия».
По итогам семинара принята резолюция, что использование изотопа Pu-238 для автономных источников энергии является перспективным вариантом для отечественной Лунной программы и исследования космоса.
В качестве первого этапа предлагается рассмотреть вопрос о получении изотопа Pu-238 при облучении в исследовательских и изотопных реакторах уже накопленного Np на ПО «Маяк» с использованием освоенной технологии радиохимической переработки.
В будущем при возрастании потребности в изотопе Pu-238 могут быть рассмотрены варианты его производства в энергетических реакторах большой мощности на быстрых нейтронах, мировым лидером в разработке и строительстве которых является Россия.
В качестве малогабаритных автономных источников электропитания (до 100 Вт) на основе Pu-238 предложен вариант на основе полупроводниковых термофотовольтаических материалов с КПД преобразования теплового излучения не ниже 15%, что более чем в два раза превосходит этот показатель для лучших отечественных и зарубежных изотопных источников электропитания. На базе филиала МИФИ – Озерском технологическом Институте – совместно с ПО «Маяк» и «РФЯЦ-ВНИИЭФ» создается структура для демонстрации технических характеристик этого способа преобразования энергии ядерного распада Pu-238.