ВНИИНМ запатентовал новый способ изготовления микротвэлов для ядерных реакторов

Ученые Высокотехнологического научно-исследовательского института неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара (г. Москва, входит в Топливную компанию Росатома «ТВЭЛ») создали новый способ изготовления микротвэлов с керамическим покрытием типа TRIZO. Это покрытие, нанесённое на шарообразный керн, состоящий из делящегося ядерного материала, защищает от выхода продуктов деления из тепловыделяющего элемента (твэла) во время работы в реакторе.

В запатентованном твэле применяется эффективный геттер кислорода, состоящий из пористого карбида кремния, что, при использовании оксидного топлива, позволяет снизить давление внутри защитных оболочек и значительно продлить ресурс работы такого твэла, увеличив степень выгорания ядерного материала. «Применение сферического топлива с керамическими защитными покрытиями позволяет увеличить степень выгорания ядерного материала, дает твэлу возможность работать при температурах, в разы превышающих температуры рабочих зон реакторов, использующих твэлы с металлической оболочкой, а также гарантирует полную защищённость ядерного материала в таком твэле», — комментирует начальник отдела разработки микросферического топлива ВНИИНМ Андрей Перцев.

Твэлы с керамическими оболочками типа TRIZO могут быть использованы в существующих реакторах, в том числе реакторах на быстрых нейтронах, а также при создании новых высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов, высокая температура рабочей зоны которых позволяет получать водород, применяемый в новейших направлениях водородной энергетики. «Наше изобретение направлено, прежде всего, на улучшение технологии получения защитных керамических оболочек. Мы добились, в частности, значительного упрощения технологии, что позволяет снизить себестоимость сферических твэлов с керамическими покрытиями, — пояснил ведущий инженер-технолог Андрей Белеевский. — Одновременно, предлагаем применять режимы, позволяющие осаждать все слои покрытия TRIZO при единой температуре пиролиза газовых смесей, что позволит в два раза сократить время нанесения покрытий. Кроме того, в разы сокращаются расходы газов-разбавителей (водород, аргон), значительно улучшается качество керамических оболочек и сферичность твэлов, а нанесение покрытия TRIZO при единой температуре пиролиза позволяет легко автоматизировать процесс».