Ученые топливного дивизиона государственной корпорации "Росатом" разработали промышленный метод получения изотопа азот-15, который используют для производства следующего поколения нитридного уран-плутониевого ядерного топлива.
В рамках научно-исследовательского проекта в Бочваровском институте в Москве был создан укрупненный лабораторный стенд для исследования разделения изотопов азота в двухфазных газожидкостных системах. Прошли работы по исследованию и оптимизации технологических режимов получения высокообогащенного изотопа азот-15, наработана первая партия продукции.
Освоение технологии разделения изотопа в тоннажных количествах в перспективе позволит организовать в топливном дивизионе государственной корпорации "Росатом" промышленное производство изотопа азот-15, который представляет большую ценность для развития инновационных решений в ядерном топливном цикле.
Изотоп азот-15 представляет собой перспективный компонент для высокоплотного уран-плутониевого нитридного топлива, которое предполагается использовать в реакторах на быстрых нейтронах. Его внедрение в конечном итоге поможет снизить наработку радиоактивных изотопов в активной зоне реактора, а также повысить эффективность эксплуатации топлива.
Реакторы на быстрых нейтронах имеют стратегическое значение для энергетики будущего. Ученые системно выстраивают всеобъемлющую научно-техническую базу, которая позволит в дальнейшем построить новую технологическую платформу в атомной отрасли по всей цепочке ядерного топливного цикла. Их исследования одновременно охватывают перспективные топливные и конструкционные материалы, технологии фабрикации уран-плутониевого топлива и решения по его переработке. Все эти разработки направлены на энергетическую и экологическую безопасность в парадигме устойчивого развития при минимизации радиоактивных отходов и облученного топлива.
Первой установкой, рассчитанной на работу с полной загрузкой высокоплотного уран-плутониевого нитридного топлива, является реактор четвертого поколения БРЕСТ-ОД-300, который строят на Сибирском химическом комбинате в составе опытно-демонстрационного энергетического комплекса. До 2042 года планируется строительство еще семи серийных энергоблоков большой мощности.
Изотоп азот-15 уникален тем, что практически не поглощает нейтроны, поэтому его использование позволит улучшить нейтронный баланс активной зоны реактора. Специалисты рассчитывают на радикальное снижение наработки в реакторе радиоактивного углерода-14, а также на уменьшение топливной загрузки. Дело в том, что в изотопном составе природного азота преобладает азот-14, поэтому из-за поглощения нейтронов в загрузке активной зоны реактора требуется больше делящегося материала для поддержания цепной реакции. Поскольку азот-15 не поглощает нейтроны, то в процессе выгорания ядерного топлива концентрация нейтронов будет выше, а значит, самого топливного материала потребуется меньше.
