Учёный НИУ «МЭИ», суперфиналист «Лидеров России», работает над созданием толерантного топлива для АЭС

Учёный НИУ «МЭИ», суперфиналист конкурса управленцев «Лидеры России» – флагманского проекта президентской платформы «Россия – страна возможностей» – Арслан Забиров» занимается созданием устойчивой к авариям топливной системы для АЭС. В случае аварийных ситуаций так называемое толерантное топливо должно в течение длительного времени сохранять свою целостность без возникновения пароциркониевой реакции, которая чрезвычайно опасна и может усугубить аварию.

Крупномасштабные научные исследования, направленные на исключение и смягчение последствий пароциркониевой реакции, начались во всем мире после аварии на АЭС «Фукусима-Дайичи» в 2011 году, во время которой произошел мощный выброс и взрыв водорода, что привело к разрушению барьеров безопасности и выходу радиоактивных продуктов в окружающую среду.

Одним из направлений работы НТЦ ЯРБ и НИУ «МЭИ» стало исследование новых материалов для изготовления оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов) – это главный элемент активной зоны реактора, содержащий ядерное топливо и один из первых барьеров на пути выхода радиоактивных продуктов.

«АЭС с водно-водяными энергетическими реакторами, которых в России большинство, используются твэлы, оболочка которых выполнена из циркониевых сплавов, а ядерное топливо представляет собой диоксид урана. У циркониевых оболочек есть свои преимущества, но при возникновении внештатных ситуаций начинают проявляться их недостатки. После катастрофы на АЭС в Японии в 2011 году во многих мировых научных центрах начались широкомасштабные исследования, направленные на предотвращение пароциркониевой реакции и улучшение экономических показателей топливных элементов. Ядерное топливо, создаваемое с использованием новых материалов, должно обеспечить устойчивость к аварийным условиям, в том числе к высокотемпературному окислению оболочек твэлов», – отметил Арслан Забиров, кандидат технических наук, старший научный сотрудник Научно-технического центра по ядерной и радиационной безопасности (НТЦ ЯРБ), доцент Национального исследовательского университета «МЭИ».

Он пояснил, что перспективным для толерантной топливной системы является нанесение хрома на циркониевые оболочки твэлов или полная замена циркония сталями и сплавами, а в долгосрочной перспективе – карбидом кремния. За последние несколько лет в разных странах, в том числе в России (Ростовская АЭС), уже выполнены экспериментальные загрузки твэлов толерантного топлива в действующие энергетические реакторы.

«Сейчас требуется проведение дополнительных испытаний новых материалов, в том числе в условиях поставарийного залива активной зоны ядерного реактора, поскольку толерантное топливо направлено именно на то, чтобы задержать начало разрушающих процессов в случае аварий. Наша научная группа изучает теплообмен при кипении на поверхности этих материалов и возможность точного предсказания температуры перехода к интенсивному режиму охлаждения. При этом опыты проводятся на новой отечественной экспериментальной установке, которая по многим характеристикам не имеет аналогов в мире. Исследования позволят обосновать с позиций теплофизики выбор толерантного твэла, что существенно повысит надежность систем безопасности АЭС», – уточнил Арслан Забиров.

Результаты исследований ученые НТЦ ЯРБ и НИУ «МЭИ» планируют получить в течение ближайших пяти лет.

Трек «Наука» включен в программу конкурса управленцев «Лидеры России» на протяжении двух сезонов. За это время в нем приняло участие более 28 тысяч россиян: 63 человека объявлены победителями трека, 26 стали победителями конкурса.

По материалам пресс-службы АНО «Россия – страна возможностей»

​