Учените от Националния изследователски ядрен университет (НИЯУ) МИФИ (Московски инженерно-физически

Учените от Националния проучвателен нуклеарен университет (НИЯУ) МИФИ (Московски инженерно-физически институт) изучиха опцията за потребление на изотопомодифицирован молибден като опция на сплави на цирконий, от които се създават топлоотделящи детайли (ТОЕ или ТВЕЛ), и потвърдиха, че по този метод може да се усъвършенства сигурността на нуклеарните реактори. Резултатите от проучването са оповестени в списание «Химически инженерни проучвания и дизайн» (Chemical Engineering Research and Design), представено от БГНЕС и РИА " Новости ".

(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S026387621730583X)

Ядреното гориво радикално се разграничава от другите види на гориво, употребявани от човечеството, заради изключителната заплаха и трудност при потребление. То се употребява в нуклеарните реактори във тип таблетки от уранов двуокис (UO2) с размер от няколко сантиметра, които се слагат в херметически затворени топлоотделящи детайли (ТОЕ). Към обвивката (тръбите) на ТОЕ се ползват специфични условия: те би трябвало да имат добра корозионна, ерозионна и термична резистентност, а също по този начин да не въздействат на характера на усвояване на неутроните в реактора.

Днес главният материал за тръбите на ТОЕ в множеството комерчески атомни електроцентрали в Русия са циркониевите сплави. Това се дължи на тяхната добра корозионна резистентност на вода и с ниско сечение на хващане на топлинни неутрони (има се поради свойството на материала, което характеризира вероятността за взаимоотношение на обикновената парченце (неутрона) с атомното ядро). Колкото по-ниско е сечение на улавянето, толкоз по-малка е вероятността неутроните да повлияят на характерностите на материала, от който е изработен ТОЕ.

Но както се оказва, циркониевите сплави имат и обилни дефекти. Например, тези сплави интензивно реагират на вода и генерират топлота, отделяйки водород и форсират деградирането на покритието на горивните пръти. Това се получава вследствие на пароциркониевата реакция при температура над 700 ° С, което е извънредно рисково при повреди на АЕЦ с водно изстудяване. Точно този фактор беше разгласен за съществена причина за детонациите на японската АЕЦ " Фукушима ".

Затова учените много от дълго време разискват опцията за подмяна на циркониевите сплави с мъчно топимия метал молибден. Както и циркония, той има добра корозионна резистентност, като в същото време има топлопроводимост, която е по-висока от тази на циркония. Използването на молибден се съпътства също по този начин и от избрани компликации. Например, това постанова нуждата да се усили степента на обогатяване на урана, което води до доста повишаване на процеса на произвеждане.

Този проблем може да бъде решен като се промени естествения състав на изотопите на молибдена през каскада от газови центрофуги, а точно, посредством премахването на 7 други изотопи и оставяйки единствено единият тежкият изотоп (Mo 100), сечението на хващане на неутрони, при който на практика съответствува със сечение на хващане на цирконий. С помощта на центробежната технология за делене на изотопи, може също да бъде модифицирана примес от изотопите на молибден по подобен метод, че нейното сечение за хващане в цялост ще бъде близо, или даже по-малко от това на циркония.

" Проведеното проучване разреши да се получи цялата нужна информация за планиране на разграничителна апаратура за производството на изотопомодифицирован молибден в огромни мащаби, на основата на съществуващата в Русия технология за делене на неуранови изотопи в газови центрофуги, " - установи професор от катедрата по молекулярна физика, на НИЯУ МИФИ Валентин Борисевич. Учените са сравнили ефикасността на няколко каскадни схеми за делене на изотопите на молибден с разнообразни условия към сечението за хващане на неутроните в приемания артикул.

Изследването е направено благодарение на Руският фонд за фундаментални проучвания в границите на съдействие на НИЯУ МИФИ с Инженерно-физическия факултет на Университета Цинхуа (Пекин, Китай). Резултатите са посочили, че най-ефективната скица за делене може да бъде осъществена или благодарение на индивидуален правоъгълно-секционен каскад (ПСК) или двоен ПСК – това зависи от заложеното значение за сечение на хващане на неутроните в получения изотопомодифицирован молибден.