Российские учёные предложили способ увеличить срок службы ядерного топлива

Учёные из Томского политехнического университета провели исследование, чтобы узнать, как изменение диаметра тепловыделяющего элемента (ТВЭЛ) влияет на атомные станции малой мощности, которые используют торий-урановое топливо. Они использовали математическое моделирование для определения длительности работы ядерного топлива и его выгорания. Исследование показало, что увеличение диаметра ТВЭЛ позволяет увеличить срок службы ядерного топлива на 75%. Эти результаты могут быть использованы для модернизации реакторов малой мощности, особенно для работы на отдалённых территориях.

Атомные станции малой мощности являются наиболее эффективными для использования в удалённых регионах, таких как Крайний Север. Однако доставка топлива на такие территории является дорогостоящей. Учёные предложили решение этой проблемы путём увеличения срока службы торий-урановых топливных композиций, которые являются оптимальными для таких станций. Они провели расчёты, которые подтвердили возможность модернизации реакторов для увеличения срока службы и выгорания топлива. Это важные экономические факторы для ядерных энергоблоков, и их улучшение повышает конкурентоспособность таких реакторов.

В ходе исследования учёные рассмотрели различные комбинации топлива, включая торий-232 и уран-235, а также торий-232 и уран-233. Они провели расчёты для малого модульного водо-водяного реактора КЛТ-40С мощностью 150 МВт. С помощью математического моделирования они оценили работу реактора при разных составах топлива и разных диаметрах ТВЭЛ. Исследование показало, что увеличение диаметра ТВЭЛ приводит к удовлетворительным результатам в терминах теплофизических параметров, так как снижается плотность теплового потока с поверхности тепловыделяющего элемента.

Планируется проведение дальнейших исследований для реакторов, работающих на торий-плутониевом топливе. Применение тория в ядерной энергетике является перспективным, так как его запасы в природе гораздо больше, чем урана. Если учёным удастся найти оптимальные условия, то можно будет использовать нуклиды, которые в настоящее время мало применяются в энергетике. Это откроет новые возможности и поможет повысить эффективность использования ядерного топлива.