Ученые Института высокотемпературной электрохимии УрО РАН исследуют физико-химические свойства расплавленных солей, которые являются потенциальными средами жидкосолевых ядерных реакторов. В будущем к проекту присоединится Южно-Уральский государственный университет для создания цифровых двойников.
Расплавленные соли могут использоваться и в качестве реакторной среды, и в качестве теплоносителя. Реакторы на расплавленных солях – это реакторы нового типа, они более безопасные, экономичные и экологичные: в случае аварийного отключения расплав самопроизвольно затвердеет, отсутствие воды априори не приведет к паровым взрывам и т.д. Над созданием жидкосолевых реакторов работают во всем мире.
«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».
Фото: Лаборатория ИВТЭ УрО РАН
В лабораториях ИВТЭ УрО РАН для исследования физико-химических свойств расплавленных солей имеется уникальное высококлассное оборудование, такое как высокотемпературный реометр для определения вязкости, прибор для измерения температуропроводности, теплопроводности, теплоемкости при температурах от комнатной до
«Росатом» уже начал строительство атомного энергоблока с инновационным реактором на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300. Ключевая идея – перейти на замкнутый ядерный цикл: отработанное ядерное топливо, необогащенный уран, радиоактивные отходы будут подвергаться рефабрикации, то есть из них будет создаваться топливо. При замыкании ядерного топливного цикла будет решена проблема отходов, а атомная энергетика станет зеленой и безуглеродной. Проект требует прорывных научных достижений, для решения которых российские ученые создают коллаборацию.
«Суперкомпьютер ЮУрГУ обладает высокой вычислительной мощностью, в университете работают высококлассные конструкторы, поэтому достигнута договоренность о совместной работе в рамках проектного направления «Прорыв» Росатома по созданию цифровых технологий с использованием цифровых двойников процессов. Также вместе с Южно-Уральским государственным университетом планируется работа с использованием разработок роботизированных комплексов для отбора проб отработанного топлива», - рассказал Юрий Зайков, научный руководитель ИВТЭ УрО РАН.
Фото: Юрий Зайков, доктор химических наук, профессор, научный руководитель ИВТЭ УрО РАН
Разработка солевых смесей с оптимальными свойствами для жидкосолевых реакторов в ИВТЭ УрО РАН проводится в рамках Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня «Передовые производственные технологии и материалы».
«Деятельность УМНОЦ – это пример успеха. Наш НОЦ уникален, т.к. объединяет потенциал трех областей Уральского региона. За 2020 год создано 467 новых высокопроизводительных рабочих мест, разработано 623 технологии, которые внедряются в производство. Серьезная работа ведется по 4 прорывным направлениям, и на данный момент в портфеле УМНОЦ 48 проектов. Поддержка оказывается, как на уровне правительств регионов, так и предприятий-партнеров. Накануне Председатель Правительства Российской Федерации Михаил Мишустин на оперативном совещании сообщил о том, что десять российских научно-образовательных центров мирового уровня получат 128 млн рублей грантовой поддержки на развитие, в их числе и Уральский НОЦ», - подчеркнул ректор УрФУ Виктор Кокшаров.
2020 году Уральский межрегиональный научно-образовательный центр мирового уровня «Передовые производственные технологии и материалы» (УМНОЦ) стал одним из победителей федерального конкурса и в числе лучших получил федеральный статус и дополнительное финансирование проектов. Исследования в области энергетики, новых материалов, новых технологий, экологии в числе приоритетов Уральского НОЦ, который в настоящее время создается объединенными усилиями УрФУ, ЮУрГУ, КГУ, других региональных высших учебных заведений, Уральского отделения РАН, промышленных предприятий и правительства Челябинской, Свердловской и Курганской областей.