Элементы с плохой репутацией: почему атомщики терпеть не могут минорные актиниды

Сторонники идеи замыкания ядерного топливного цикла только и думают, как бы эти «миноры» выделить и дожечь. Что это за элементы, почему они такие вредные и как с ними обращаться? Разбираемся вместе с ВНИИНМ им. Бочвара.

Для начала: что это вообще такое — минорные актиниды?

Это трансурановые элементы, кроме плутония образующиеся в топливе при работе ядерного реактора. Трансураны — это химические элементы, расположенные в периодической системе элементов Менделеева за ураном. В природе они не встречаются. Радиохимиков из минорных актинидов интересуют изотопы нептуния, америция и кюрия, поскольку они имеют наибольшее значение при переработке отработавшего ядерного топлива и обращении с радиоактивными отходами.

Как их правильно называть: актиниды или актиноиды?

Оба названия верны. Ученые старой школы чаще говорят «младшие актиноиды», а молодежь предпочитает «минорные актиниды».

Почему атомщики не любят эти элементы?

Они обладают высокой радиотоксичностью и выделяют много тепла, при этом у них довольно большой период полураспада (у некоторых изотопов америция — десятки тысяч лет). И весь этот срок необходимо обеспечивать и контролировать их надежную изоляцию от биосферы.

Можно ли от них избавиться раньше?

Теоретически да. Ученые предлагают выделять их при переработке ОЯТ и включать в состав ядерного топлива реакторов на быстрых нейтронах. В реакторе под действием быстрых нейтронов происходит деление минорных актинидов на осколки — широкий спектр радиоактивных и стабильных изотопов. В целом потенциальная опасность этих осколков, значительно ниже, чем у исходных минорных актинидов. Сейчас в Росатоме и, в частности, во ВНИИНМ проводятся НИОКРы, результаты которых должны подтвердить технико-экономическую приемлемость такого решения.

#ВНИИНМ #ТВЭЛ
@StranaRosatom

Ученые ВНИИНМ также ответили на вопросы подписчиков телеграм-канала «СР» о минорных актинидах.

Ответы читайте по ссылке: https://clck.ru/35qxwd

#ВНИИНМ #ТВЭЛ
@StranaRosatom

Росатом впервые изготовил МОКС-топливо с минорными актинидами

Что случилось?

Это первые три тепловыделяющие сборки (ТВС) с уран-плутониевым топливом, в котором есть не только плутоний, но также америций-241 и нептуний-237.

Что дальше?

Опытные ТВС загрузят в быстрый реактор БН-800 на Белоярской АЭС весной 2024 года. В течение полутора лет они пройдут опытно-промышленную эксплуатацию.

Почему это важно?

Минорные актиниды образуются в топливе при работе ядерного реактора. Они обладают высокой радиотоксичностью и выделяют много тепла, при этом у них довольно большой период полураспада. Один из способов борьбы с вредными элементами — включать в состав топлива для быстрых реакторов с целью дожигания. Подробнее можете почитать на нашем сайте.

Где сделали топливо?

На Горно-химическом комбинате. А саму технологию разработали ученые ВНИИНМ им. Бочвара.

#ГХК #ВНИИНМ #ТВЭЛ
@StranaRosatom

Извлечь и переработать: пять главных научных проектов в области обращения с ОЯТ и РАО

На всякое отработавшее ядерное топливо, на любой вид радиоактивных отходов у ВНИИНМ им. Бочвара найдется технология переработки.

▪️Что делать с топливом высокотемпературного газоохлаждаемого реактора? Особенно когда мельчайшая топливная частица, керн, — ​это микросфера из делящегося материала диаметром 400 мкм.

▪️Как адаптировать технологические цепочки к переработке толерантного топлива? Для этого надо избавиться от некоторых компонентов ОЯТ до стадии экстракции.

▪️Что подразумевает комбинированная переработка ОЯТ быстрых реакторов? С его помощью можно не только значительно сократить время выдержки топлива, но и брать на переработку ОЯТ с высоким выгоранием.

▪️Когда будет готова технологическая схема переработки ОЯТ жидкосолевого реактора? В нее входит ​восстановительная экстракция компонентов топлива из расплавов солей в жидкий висмут, а также реэкстракция.

▪️Как выделить и утилизировать минорные актиниды? Точнее перевести в оксидную форму и включить в состав ядерного топлива для быстрых реакторов.

Рассказываем подробно на нашем сайте: https://clck.ru/37a5Jo

#ТВЭЛ #ВНИИНМ
@StranaRosatom

Ученые Росатома еще на шаг ближе к промышленному освоению ценного изотопа азот-15

Специалисты ВНИИНМ (входит в топливную компанию Росатома) создали укрупненный лабораторный стенд для исследования разделения изотопов азота в двухфазных газожидкостных системах. Стенд позволит оценить эффективность различных рабочих систем для промышленного производства азота-15.

Изотоп уникален тем, что практически не поглощает нейтроны. Его планируют использовать при изготовлении уран-плутониевого нитридного (СНУП) топлива. Азот-15 поможет снизить наработку радиоактивных изотопов в активной зоне реактора, а также повысить эффективность эксплуатации топлива.

СНУП-топливо планируют использовать в реакторах на быстрых нейтронах и прежде всего — в инновационном БРЕСТ-ОД-300, который строят на Сибирском химкомбинате.

#новости #ТВЭЛ #ВНИИНМ
@StranaRosatom

Как связать кислород: Росатом предложил по-новому перерабатывать сырье редких металлов

Технологию разработали специалисты ВНИИНМ и Соликамского магниевого завода (входят в госкорпорацию). Тиохлорирование быстрее, дешевле и безопаснее других методов переработки сырья редких металлов.

Ученые используют серу. Она связывает кислород, содержащийся в сырье, и способствует образованию хлоридов редких металлов. Таким способом уже получили хлориды титана, циркония и гафния.

Тиохлорирование поможет решать и более сложные задачи, которые сегодня вообще невыполнимы. Например, выделять хлорид циркония из сырья, загрязненного радиоактивными элементами. При этом вся радиоактивность будет оставаться в небольшом объеме отходов.

Подробнее на сайте «СР»: https://clck.ru/39Sn9r

#статьиСР #ВНИИНМ #СМЗ
@StranaRosatom

Как повысить толерантность: интервью с гендиректором ВНИИНМ Леонидом Карпюком

О работах над проектом «Прорыв» и толерантном топливе «СР» рассказал гендиректор одного из главных материаловедческих центров отрасли Леонид Карпюк.

— Есть новые значимые результаты по толерантному топливу?
— Мы отработали лабораторные технологии изготовления крупки дисилицида триурана и таблеток из нее. Эта топливная композиция обладает большей теплопроводностью, чем диоксид урана. Смена композиции — не единственный вариант повышения устойчивости топлива к проектным авариям. Можно еще нанести защитное покрытие на циркониевые оболочки тепловыделяющих элементов. Также разработаны технологии изготовления газонепроницаемых труб-оболочек на основе карбида кремния. В теории они позволят не просто минимизировать, а практически полностью исключить риск.

— Что важного сделали в 2023 году для проекта «Прорыв»?
— В реакторе БН-600 завершились испытания очередной экспериментальной тепловыделяющей сборки с прототипами твэлов для БН-1200М. Глубина выгорания достигла 8,2 % тяжелых атомов с повреждающей дозой 105 смещений на атом — рекорд для таких твэлов. Готова комбинированная технология переработки нитридного топлива и обращения с отходами. Сопровождаем проектирование модуля переработки для опытно-демонстрационного энергокомплекса с БРЕСТ-ОД-300.

Подробнее — на сайте «СР»: https://clck.ru/3AUbJr

#статьиСР #Прорыв #ВНИИНМ
@StranaRosatom

Накануне первой сборки: как готовятся к производству топлива для БРЕСТ-ОД-300

В Северске скоро запустят первый в мире завод по производству смешанного нитридного уранплутониевого (СНУП) топлива. О ходе работ «СР» рассказал Михаил Скупов, заместитель гендиректора ВНИИНМ.

— Какое оборудование модуля фабрикации-рефабрикации нитридного топлива сложнее всего настраивать?

— Самая сложная часть — порошковая. С порошками, содержащими плутоний, все операции надо проводить в условиях полной аэрозольной защиты — в камерах или боксах. На МФР мы впервые опробуем полностью автоматизированную технологию изготовления уранплутониевых топливных таблеток. Разрабатываются решения для роботизации завода.

— Основной конструкционный материал активной зоны БРЕСТ-ОД‑300 — сталь марки ЭП‑823. А для перспективного свинцового реактора большой мощности она подойдет?

— Для начальных этапов эта сталь рассматривается, но стоит задача поднять температуру работы оболочки твэла и значительно увеличить его ресурс. Это могут обеспечить только новые, например дисперсно-упрочненные, стали. Следующий этап — создание во ВНИИНМ участка, на котором мы ежегодно сможем изготавливать до километра труб для производства твэлов. На 2027 год мы запланировали изготовление опытных партий труб для испытаний в БН‑600. Рассматриваются и другие материалы, например сплавы с добавлением алюминия.

— Что сегодня главная проблема для разработчиков топлива быстрых реакторов?

— Есть проблемы с металлургической частью. Образцы новых сталей мы заказываем на заводах: закупка длительная, потом год ждем, пока сделают. Сделали не то — год сокрушаемся до следующей закупки. Есть мнение, что для развития реакторов на быстрых нейтронах в отрасли нужно свое небольшое металлургическое производство, но это стратегический вопрос, он вызывает много споров. Я считаю, что на стадии разработки нового материала институты должны большую часть работы проводить у себя.

Подробнее — на сайте СР: https://clck.ru/3AjUC7

#статьиСР #ТВЭЛ #ВНИИНМ
@StranaRosatom