Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) разработали новый тип поглотителя нейтронов для высокотемпературных газоохлаждаемых ядерных реакторов (ВТГР). По их словам, это поможет значительно повысить безопасность реакторов, которые были построены ещё в середине 20 века. Работа была опубликована в журнале Atomic Energy.
Метод основан на использовании газообразного трифторида бора в качестве поглотителя нейтронов, испускаемых ядерным топливом.
Благодаря относительно простой конструкции и обслуживанию, реакторы ВТГР имеют высокий коэффициент полезного действия, около 50 процентов, и очень высокую эффективность использования топлива, поэтому они могут работать около 10 лет без подзарядки, а также могут иметь относительно небольшие размеры, чтобы использоваться, например, внутри космического корабля.
Эксперты поясняют, что эти качества делают высокотепловые реакторы лучшим решением для обеспечения энергией и теплом населенных пунктов и предприятий в труднодоступных районах, например, на Крайнем Севере, а новая разработка снимает технические проблемы, которые оставались нерешенными с середины 20 века
“ВТГР сегодня являются популярной системой в атомной энергетике, их строят в Китае, России, США и Великобритании. Благодаря нашей разработке неконтролируемые ядерные реакции в ВТГР, подобные аварии на АЭС Windscale в Великобритании, станут крайне маловероятными”, – сказал Владимир Кнышев, ассистент кафедры ядерного топливного цикла ТПУ.
Ученые говорят, что использование нового поглотителя позволит не только более эффективно управлять ядерными реакциями: его обогащенная версия также хорошо подходит для безопасного аварийного отключения реакторов.
“Трифторид бора позволяет вовремя повлиять на изменение нейтронно-физических параметров реактора, когда они отклоняются от нормы”, – сказал Владимир Кнышев.
По словам авторов исследования, главным преимуществом трифторида бора является его способность оставаться в газообразном состоянии и не разлагаться при температурах до 1 000 градусов Цельсия. Соединение довольно токсично, но полностью нейтрализуется в обычной воде при комнатной температуре, говорят ученые.
В основу разработки положен гелиево-теплопередающий реактор, ранее разработанный в ТПУ. Данный тип реактора имеет модульную конструкцию, что позволяет оптимизировать его под различные энергетические задачи, сообщили в университете.
В настоящее время исследовательская группа продолжает испытания новой системы в рамках подготовки к ее применению в реальных производственных условиях.
Томский политехнический университет является участником трека исследовательского лидерства Министерства образования и науки РФ “Приоритеты 2030”. Программа развития ТПУ “Приоритеты 2030” включает три стратегических проекта – “Энергия будущего”, “Инженерия здоровья” и “Новое инженерное образование”.