Увеличение диаметра тепловыделяющего элемента ядерного реактора позволяет продлить срок службы ядерного топлива на 75%
Исследователи Инженерной школы ядерных технологий Томского политехнического университета предложили увеличить срок службы торий-урановых топливных композиций — самого оптимального типа топлива для атомных станций малой мощности — за счет увеличения диаметра тепловыделяющего элемента ядерного реактора (ТВЭЛ), сообщили в пресс-службе вуза.
«Атомные станции малой мощности являются наиболее эффективными в условиях Крайнего Севера и других отдаленных регионов. При этом издержки их работы связаны с доставкой топлива на эти труднодоступные территории. Политехники провели теплофизические расчеты, подтверждающие возможность модернизации реактора для увеличения срока службы и выгорания топлива», — сообщили в вузе.
В исследовании работа реактора при разном составе топлива и разном диаметре ТВЭЛ оценивалась с помощью математического моделирования. Как пояснил доцент отделения ядерно-топливного цикла ТПУ Владимир Нестеров, удалось выяснить, что рост диаметра ТВЭЛ приводит к удовлетворительным значениям теплофизических параметров из-за снижения плотности теплового потока с поверхности тепловыделяющего элемента. Расчеты показали увеличение длительности кампании ядерного топлива при переходе на торий-урановый топливный цикл с увеличенным диаметром ТВЭЛ примерно на 75%, а теплофизические расчеты подтвердили саму возможность такого перехода. Теперь физики планируют провести аналогичное исследование для реакторов, работающих на торий-плутониевом топливе.
«Применение тория является перспективным, поскольку его в природе содержится в четыре раза больше, чем урана. Количество накопленного плутония в облученном ядерном топливе энергетических реакторов также высоко. При этом технология обращения с энергетическим плутонием еще не отработана. Хранить такой плутоний дорого, а сжигать его в очень ограниченном количестве реакторов на быстрых нейтронах недостаточно. Если удастся подобрать оптимальные условия — состав топлива и диаметр ТВЭЛ — мы, возможно, получим длительность кампании, аналогичную торий-урановому топливу. Это позволит использовать те нуклиды, которые сейчас в энергетике почти не используются», — отметил Нестеров.