Уральские химики создают основу для атомных реакторов нового типа

Ученые одними из первых в мире подобрали оптимальный состав солей для жидкосолевых реакторов.

Реакторы на расплавленных солях более безопасные, экономичные и экологичные. В случае аварийного отключения расплав самопроизвольно затвердеет, отсутствие воды априори не приведет к паровым взрывам. Над созданием таких реакторов работают ученые во всем мире. Аналогов пока нет.
Концепции энергетического реактора на расплавах солей и твердотопливного теплового реактора возникли почти одновременно. Мир преимущественно пошел по второму пути, используя готовые наработки военной атомной программы.

Дальше всех в разработке жидкосолевых реакторов продвинулись США: в 1960-х годах в Окриджской национальной лаборатории построили реактор MSRE (Molten-Salt Reactor Experiment). Реактор отработал пять лет, затем его остановили (из-за финансовой нерентабельности), а программу закрыли.

В России этой тематикой занимались с 1970-х годов. В начале 1990-х разработки также прекратились. Сегодня интерес к жидкосолевым реакторам возобновился. 8 июня 2021 года в Северске на площадке Сибирского химического комбината «Росатом» начал строительство атомного энергоблока с инновационным реактором на быстрых нейтронах.
«Сотрудники Института высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН (ИВтЭ УрО РАН) и УрФУ сотрудники исследуют физико-химические свойства расплавленных солей, которые являются потенциальными средами жидкосолевых ядерных реакторов», — поясняет Юрий Зайков, научный руководитель ИВтЭ УрО РАН, заведующий кафедрой технологий электрохимических производств УрФУ.


Расплавленные соли, над составом которых работают уральские химики, могут использоваться и в качестве реакторной среды, и в качестве теплоносителя. Разработка солевых смесей с оптимальными свойствами для жидкосолевых реакторов проводится в рамках Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (НОЦ) «Передовые производственные технологии и материалы».

«В жидкосолевых реакторах ядерные процессы будут происходить в среде расплавленных солей, которые должны удовлетворять целому ряду требований, таких как низкая температура плавления, низкая коррозионная активность, низкая вязкость, низкое давление пара, высокая теплоемкость и электропроводность, высокая растворимость фторидов актинидов и лантаноидов, низкая стоимость, низкая токсичность. Потенциальный состав расплавленной среды довольно ограничен — это некоторые фторидные, хлоридные, возможно, нитратные соли. Но, меняя содержание компонентов в смеси, мы можем получать расплавы с заданными свойствами, — поясняет заведующая лабораторией электронных процессов ИВтЭ УрО РАН Ольга Ткачева, — Мы подобрали оптимальные составы расплавленных солей, которые обеспечивают рабочую температуру реактора (500–750 °C), а также обладают теплофизическими и гидродинамическими свойствами, необходимыми для теплообменной жидкости».

Для исследования физико-химических свойств расплавленных солей лаборатории ИВтЭ УрО РАН оснащены уникальным высококлассным оборудованием. Есть высокотемпературный реометр для определения вязкости, прибор для измерения температуропроводности, теплопроводности, теплоемкости при температурах от комнатной до 1600 °C методом лазерной вспышки, высокоточное оборудование для определения элементного состава веществ.

• #Ядерная физика