Ядерные мини-реакторы в каждый дом: ученые рассказали, когда мы ими воспользуемся

Национальная лаборатория Айдахо (INL) сделала важный шаг на пути к практическому применению ядерного реактора поколения IV, преодолев ключевое препятствие в разработке технологий для реакторов на расплавленных солях.

Группа ученых разработала эффективный метод обработки топлива для таких реакторов, что является значительным достижением в области ядерной энергетики.

Как сообщает newatlas.com, реакторы на расплавленных солях, являющиеся частью поколения IV, представляют собой новые конструкции, которые лишь несколько десятилетий назад казались экспериментальными и имели ограниченные перспективы реализации. В этих реакторах топливные стержни из обогащенного урана или плутония и водяной замедлитель/охладитель заменяются смесью ядерного топлива и расплавленной соли. Эта концепция обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с традиционными реакторами, работающими на воде под давлением, используемыми сегодня.

Основные преимущества реакторов на расплавленных солях включают более высокие рабочие температуры и атмосферное давление, что делает их более эффективными и снижает механические нагрузки. Это также устраняет угрозу неконтролируемого расплавления, поскольку ядерная реакция в таких реакторах является самоограничивающейся. Кроме того, с помощью простых химических процессов можно удалять опасные газы, такие как водород и ксенон. Реакторы могут работать при температуре около 600°C, что на 50% повышает их эффективность, а также они способны непрерывно перерабатывать топливо, что снижает количество ядерных отходов.

Реакторы на расплавленных солях могут использовать различные виды топлива, и их конструкции могут быть модульными, что позволяет адаптировать их для различных применений, включая добычу нефти, производство водорода, опреснение воды, плавучие электростанции и даже судоходство.

Основной проблемой в разработке таких реакторов является нахождение подходящего соединения урана и обеспечение его массового производства с высокой эффективностью. В рамках эксперимента MCRE (реактор на расплавленном хлориде) группа INL с 2020 года пытается решить эту задачу. В сотрудничестве с компаниями Southern Company и TerraPower ученые планируют построить первый в мире критический реактор на расплавленной соли с быстрым спектром, с целью продемонстрировать его работу к 2028 году и создать коммерческую версию к 2035 году.

Сначала в 2020 году INL удавалось производить лишь 57–85 г топлива за раз, в то время как для достижения критичности реактору необходимо 3,5 тонны топлива. Однако, благодаря использованию денатурированного урана, который химически идентичен расщепляемому урану, но дешевле, лаборатория смогла увеличить производство до 18 кг за партию. В настоящее время лаборатория работает над созданием еще пяти партий топлива к октябрю 2025 года для демонстрации потенциала полномасштабного производства и запуска экспериментов на реакторе MCRE.

Источник: newatlas.com