Ученые Института химии Дальневосточного отделения РАН опробовали новый способ производства ядерного топлива для АЭС. Технология искрового плазменного спекания (Spark Plasma Sintering, SPS) позволяет значительно ускорить получение готового продукта с улучшенными характеристиками. Результаты научной работы опубликованы в журнале Nuclear Engineering and Technology.
Необходимое для работы АЭС тепло выделяется таблетками из спеченного диоксида урана. Они «сгорают» за 12 месяцев — стандартный цикл работы ядерного реактора, потребляющего за это время до 30 тонн радиоактивного материала. Перед учеными стояла задача продлить срок работы топлива и удешевить его производство. Добиться и того, и другого можно, добавив в таблетку оксид гадолиния. Этот редкоземельный элемент, наподобие присадки к моторному топливу, повышает эффективность деления урана и стабилизирует работу ядерного реактора.
О чудесных свойствах гадолиния ядерщики знают давно, но имевшиеся в промышленности технологии не позволяли добавлять его в ядерные таблетки. Для спекания смеси требовалась очень высокая температура — порядка 1700 градусов, — а получившееся топливо сильно проигрывало обычному по физическим характеристикам.
Технология SPS позволила решить эту проблему. На испытаниях во Владивостоке изготовить правильную смесь удалось при температуре 1250 градусов под большим давлением. Процесс занял несколько минут, хотя раньше он продолжался три часа минимум.
Текст: Антон Валагин