Как развивается проект жидкосолевого реактора

В конце 2019 года в «Росатоме» начали проектировать первый в России исследовательский жидкосолевой реактор (ИЖСР) для отработки технологии дожигания долгоживущих компонентов облученного топлива — минорных актинидов. ВНИИНМ им. Бочвара отвечает за топливо и технологии переработки ОЯТ. Корреспонденты «СР» посмотрели, как идет проект, и узнали, чего достигли ученые за два с половиной года.

ИЖСР будет работать на жидком топливе из расплава фторидных солей. Они содержат плутоний в качестве делящегося материала и минорные актиниды, которые надо дожечь. Реактор создается с целью демонстрации и отработки технологий полномасштабного жидкосолевого реактора ЖСР-С — сжигателя минорных актинидов. Это часть стратегии «Росатома» по замыканию ядерного топливного цикла.

В течение годичной кампании из ЖСР-С 10 раз будут выгружать по 10 % объема топлива: выгруженную порцию будут отправлять на очистку от примесей и продуктов деления, а в топливный контур — «доливать» регенерированное топливо. Все это без остановки реактора. ОЯТ после переработки и корректировки состава возвращается в цикл.

«Когда мы приступали к этим работам, у ВНИИНМ фактически не было компетенций в области обращения с фторидным топливом, с расплавленными солями, — говорит главный научный сотрудник института Алексей Ананьев. — За два года нам удалось собрать команду. Ключевые специалисты — бывшие сотрудники ВНИИХТ, как и я сам. Мы умеем работать с фторидными соединениями. ВНИИХТ как раз разрабатывал технологии получения фторида урана с целью его обогащения».

В рамках проекта ученые решают три основные задачи. Первая — разработка методов синтеза фторидов плутония и минорных актинидов. «Синтез фторидов не представляет особых сложностей, методы давно известны. Но, чтобы использовать эти соединения в качестве топлива ИЖСР, необходимо, чтобы они соответствовали жестким техническим требованиям, прежде всего по содержанию кислорода, — объясняет Алексей Ананьев. — Эксперименты последних двух лет по гидрофторированию оксидов плутония и нептуния показали, что полученные продукты не отвечают требованиям по остаточному содержанию кислорода. Поэтому мы разрабатываем методы снижения концентрации остаточного кислорода. У нас есть уже наработки, мы движемся вперед, и успех будет. Технические подробности сообщать пока не буду: работа еще не завершена».

Вторая задача — синтез топливной композиции несущей соли на основе фторидов лития и бериллия. «К этому продукту тоже жесткие требования по содержанию кислорода и прочих примесей. Мы разрабатываем промышленную технологию для запитки контура реактора», — сообщает Алексей Ананьев.

Третья задача связана с тритиевой проблемой. Радиоактивный изотоп водорода образуется из лития при эксплуатации ИЖСР. Важно обеспечить безопасность персонала и окружающей среды. «Мы завершили ряд работ, в том числе определение диффузионных характеристик трития в расплавах солей и в материале, из которого будет изготовлен корпус реактора, — говорит начальник научно-­исследовательского отдела разработки технологии и оборудования для получения изотопов и изотопной продукции ВНИИНМ Александр Аникин. — Подобрали сорбенты для выделения трития, разработали схему системы газоочистки. Переходим к экспериментальной проверке предложенных технических решений». Одновременно с исследованиями идет разработка технологического оборудования для модулей подготовки и переработки топлива и систем газоочистки.

К 2024 году ВНИИНМ должен подготовить все исходные данные для обоснования инвестиций в производство топлива для инновационного реактора. Партнеры института в этом проекте — Радиевый институт, НИИАР, ИВТЭ УрО РАН, УрФУ и Корпорация по ядерным контейнерам.