КПД атомных реакторов увеличат в полтора раза
Национальный исследовательский ядерный университет (МИФИ) и Курчатовский институт завершили первый этап экспериментов с необычным для топливных оболочек материалом — композитом SiC-SiC. С его помощью КПД всех российских атомных станций планируют поднять с максимальных сейчас 35% сначала до 44%, а в перспективе — до 50%. Об экспериментах «Известиям» рассказали на кафедре теоретической и экспериментальной физики ядерных реакторов Курчатовского института.
Вторая по важности для атомной отрасли задача после обеспечения безопасности — это эффективность работы реакторов. Сейчас АЭС по этому показателю серьезно уступают другим видам электростанций.
— Парогазовые и угольные станции перешли на критические параметры теплоносителя. Давление доходит до 300 атмосфер, температура пара — до 600 градусов. КПД стремится к 50%. В реакторах рост КПД сдерживается применением конструкционного материала, который не может выдерживать таких параметров, — объясняет научный руководитель работ, доцент кафедры теоретической и экспериментальной физики ядерных реакторов Павел Алексеев. — В тепловой реактор сталь нельзя ставить, а цирконий недостаточно жаропрочен, поэтому КПД получается процентов 30. А для композита SiC-SiC температура 1,2 тыс. градусов на оболочке — не проблема.
Композит представляет собой волокна карбида кремния. Пока сырье для изготовления композита поставляют из Японии. Первую пробную партию из этого сырья изготовили в НПО «Луч» Росатома. Сейчас идет анализ данных эксперимента, выводы о качестве первой партии станут известны через три месяца. Даже если первый эксперимент не оправдает надежд и прочность материала окажется ниже требуемой, постепенно разработчикам удастся достичь нужного результата.
Одновременно с Россией исследованием этого материала на предмет применения в атомной энергетике занимаются в США, во Франции и других странах Европы. Интересно, что Россия, изначально считавшаяся первопроходцем в применении SiC-SiC, сейчас отстает от конкурентов. Пока у нас завершаются прочностные исследования, в других странах активно готовятся к реакторным.
— Идея носится в воздухе и в России полностью не реализована. Первый эксперимент по изготовлению оболочек SiC-SiC у нас есть, но это как в анекдоте — «можно мазать, но есть еще нельзя». Пока не могу сказать с уверенностью, что наши усилия будут положительны. Сколько это будет стоить и когда произойдет — рановато говорить, — комментирует главный специалист Института промышленных ядерных технологий национального исследовательского ядерного университета Валерий Астафьев.
Павел Алексеев с кафедры теоретической и экспериментальной физики ядерных реакторов знает, что все работы по внедрению композита в производство обойдутся в сумму порядка 10 млрд рублей, но потребуется несколько лет для того, чтобы проверить, как материал ведет себя в условиях облучения.
