В США разрабатывают самовосстанавливающееся ядерное топливо
Учёные разработали инновационный метод для увеличения стабильности и срока службы топливных элементов атомных реакторов. Эта разработка открывает путь к повышению общей безопасности и экономической эффективности атомной энергетики, пишет techxplore.com.
Ключевой проблемой современных реакторов является деградация топливных стержней. Под воздействием радиации топливный материал расширяется, создавая давление и вступая во взаимодействие с защитной оболочкой, которая изолирует его от остальной части реактора. Это приводит к постепенному разрушению и повышенной хрупкости оболочки, сокращая жизненный цикл всего реактора.
Решением, предложенным исследователями, включая профессора машиностроения Университета Миссисипи Самрата Чоудхури, стало внедрение в состав металлического топлива наночастиц нитрида урана.
Эксперименты, проведённые в 2024 году, продемонстрировали способность этих наночастиц эффективно поглощать и удерживать газообразные продукты ядерного деления. Дальнейшие исследования в 2025 году подтвердили, что граница раздела между наночастицами и основной топливной матрицей служит надёжным барьером, препятствующим миграции разрушительных элементов к оболочке.
«Наша концепция направлена на удержание опасных продуктов деления внутри металлической структуры топлива, не позволяя им достигать защитной оболочки», — прокомментировал Чоудхури.
Эта технология рассматривается как фундамент для создания топлива нового поколения для перспективных реакторов.
Важным следствием внедрения данной разработки станет значительное сокращение объёма высокоактивных отходов. Более длительное и полное использование топливной загрузки уменьшит частоту её замены и, соответственно, количество отработанного материала.
Для перехода от лабораторных испытаний к промышленному применению учёные планируют провести серию тестов в условиях, максимально приближенных к реальной эксплуатации в реакторе. Это необходимо для окончательного подтверждения безопасности и надёжности материала. Следующими шагами будут привлечение финансирования для оптимизации технологии и установление партнёрских отношений с предприятиями атомной отрасли.
