Российские специалисты создали математическую модель, направленную на безопасное функционирование ядерных реакторов с быстрыми нейтронами, использующих тяжелый жидкометаллический теплоноситель. Об этом сообщили РИА Новости в пресс-службе Московского физико-технического института (МФТИ).
В отличие от современных реакторов на тепловых нейтронах, где в качестве теплоносителя применяется вода, реакторы на быстрых нейтронах требуют других теплоносителей, не замедляющих нейтроны. Одним из таких вариантов является тяжелый жидкометаллический расплав, состоящий из свинца и висмута. Однако этот теплоноситель агрессивно взаимодействует с металлическими элементами реакторов, растворяя их при прямом контакте.
Чтобы избежать этого, в теплоноситель добавляют кислород, образующий на поверхности стали защитную оксидную пленку. Однако слишком толстая пленка может вызвать перегрев активной зоны реактора — части, где протекает самоподдерживающаяся ядерная реакция.
Технология манипулирования тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями (ТЖМТ) является ключевой для обеспечения безопасной эксплуатации реакторов с таким теплоносителем.
«Разработка модели в рамках проекта МФТИ и Объединенного института высоких температур РАН позволила подробно разъяснить коррозионные эксперименты, в которых фиксировалось частичное или полное разрушение оксидной пленки без учета дополнительных факторов, таких как эрозионное воздействие теплоносителя, » — отметил Владислав Николаев, начальник группы проектирования ядерных установок в НИКИЭТ и научный сотрудник МФТИ и ОИВТ РАН.
Эта модель позволяет кардинально улучшить понимание процессов, происходящих в тяжелых жидкометаллических теплоносителях.
Разработанная учеными теоретическая модель позволит ускорить и снизить расходы на исследования конструкций перед их запуском. Обычно на это уходят сотни тысяч часов и используются крупные коррозионные стенды, пояснил Даниил Колотинский, научный сотрудник МФТИ и ОИВТ РАН.
«Модель, в отличие от аналогов, не требует предварительной настройки по результатам коррозионных экспериментов. Она рассчитана на прогнозирование состояния оксидной пленки на основании термодинамических данных и данных о массопереносе», — подчеркнул Колотинский.
В будущем исследователи намерены расширить модель для учета неоднородных оксидных пленок и локальных типов коррозии. Это позволит расширить применимость модели и приблизиться к условиям реальной эксплуатации материалов в реакторных установках с быстрыми нейтронами, сообщили в МФТИ.
В рамках стратегического проекта «Прорыв» «Росатом» занимает строительство опытно-демонстрационного комплекса на базе инновационной реакторной установки на быстрых нейтронах мощностью 300 МВт на площадке «Сибирского химического комбината» в Северске Томской области. Проект направлен на создание замкнутого ядерного топливного цикла, обеспечивая лидерство российских технологий в атомной энергетике. Комплекс продемонстрирует работу полноформатного цикла объектов для ЗЯТЦ, поддерживая безопасную и экологически чистую атомную генерацию будущего.