АҚШ-та жаңа буынды ядролық отын сәтті сынақтан өтті — ол ұзағырақ жұмыс істеп, аз қалдық береді

Үлгілер экстремалды жағдайларда сәулеленуге төтеп беріп, егжей-тегжейлі талдау үшін алынды. Егер отын мәлімделген сипаттамаларды растаса, ол дәстүрлі уран таблеткаларына бәсекелес бола алады — жану тереңдігі жоғары, радиоактивті қалдықтар аз және қауіпсіздігі жоғары, деп хабарлайды Lightbridge компаниясы. АЭС салуды жоспарлап отырған және уранның ірі өндірушісі болып табылатын Қазақстан үшін бұл бағыт тікелей стратегиялық маңызға ие.

Мәні қысқаша

• Lightbridge отынының үлгілері Айдаходағы ATR (Advanced Test Reactor) реакторында — әлемдегі ең қуатты зерттеу реакторларының бірінде — FAST (Fission Accelerated Steady-state Testing) әдістемесі бойынша сәулелендіруден өтті.
• FAST әдісі бірнеше ай ішінде нақты реактордағы отынның көпжылдық пайдалану жағдайларын модельдеуге мүмкіндік береді — сертификаттау процесін бірнеше есе жылдамдатады.
• Қазір үлгілер салқындатудан өтуде. Осыдан кейін реактордан кейінгі талдау басталады: микроскопия, рентгенография, механикалық сынақтар — отын өзектері мен қабықшасының құрылымындағы өзгерістерді бағалау.
• Сынақ нәтижелері реттеуші органдарға арналған лицензиялық досьенің негізіне алынады. Сәтті болған жағдайда, Lightbridge отыны жану тереңдігінің жоғары болуын, қалдықтардың радиоактивтілігінің төмен болуын және апаттық жағдайларға төзімділіктің жоғары болуын ұсына алады.

Жаңа отын дәстүрлі отыннан несімен ерекшеленеді

Стандартты ядролық отын — бұл керамикалық цилиндрлерге агломерацияланған және металл қабықшаларға (жылу бөлетін элементтерге) орналастырылған уран диоксидінен жасалған таблеткалар. Бұл конструкция 1950-ші жылдардан бері түбегейлі өзгерген жоқ.

Lightbridge балама әзірлеуде: оксидті керамиканың орнына уранның металл қорытпасына негізделген отын. Металл отын бірқатар әлеуетті артықшылықтарға ие: жақсы жылу өткізгіштік жұмыс температурасын төмендетеді, бұл апаттар кезінде бұзылу қаупін азайтады; материалдың жоғары тығыздығы жанудың жоғары болуына қол жеткізуге мүмкіндік береді — яғни қалдықтар аз болған кезде отынның бірдей массасынан көбірек энергия алуға болады.

ATR дегеніміз не және үдеткіш-реактор не үшін қажет

Айдахо ұлттық зертханасындағы Advanced Test Reactor — ядролық ғылымның бірегей құралы. Оның бериллий рефлекторы бар конструкциясы нейтрондар ағынын шағын үлгілерге шоғырландырып, нақты энергетикалық реактордың жағдайынан бірнеше есе асатын сәулелену қарқындылығын жасайды. Сонымен қатар, ATR салыстырмалы түрде төмен қысым мен температурада жұмыс істейді, бұл эксперименттерді қауіпсіз жүргізуге және үлгілерді жылдам ауыстыруға мүмкіндік береді.

FAST (Fission Accelerated Steady-state Testing) әдісі процесті қосымша жеделдету үшін жоғары байытылған отынды пайдаланады: ATR-да бірнеше ай ішінде үлгілер коммерциялық реактордағы көпжылдық жұмысқа баламалы сәулелену дозасын алады. Бұл отынның жаңа түрлерін әзірлеу уақытын түбегейлі қысқартады — ондаған жылдардан бірнеше жылға дейін.

Сынақтардан реакторға дейін — ұзақ жол

Сынақтардың бірінші кезеңі — бұл жолдың басы ғана. Үлгілер бірнеше ай бойы салқындатудан өтуі керек, содан кейін — реактордан кейінгі егжей-тегжейлі талдау: өзектердің құрылымы қалай өзгергені, жарықтар пайда болған-болмағаны, нейтрондық сәулелену кезінде қабықшаның өзін қалай ұстағаны. Бұл деректер коммерциялық реактор жағдайында отынның мінез-құлқын болжауы тиіс компьютерлік модельдердің негізіне алынады.

Тек сынақтардың барлық кезеңдері сәтті аяқталғаннан және АҚШ ядролық реттеушісінен (NRC) лицензия алғаннан кейін ғана отын жұмыс істеп тұрған немесе салынып жатқан АЭС-терде қолданыла алады. Бұл процесс тағы бірнеше жылға созылады.

Қазақстандық контекст

Қазақстан осы жаңалыққа қатысты бірнеше тақырыптың тоғысында орналасқан. Біріншіден, ел табиғи уранның әлемдегі ең ірі өндірушісі болып табылады — әлемдік өндірістің шамамен 43%. Жануы жоғары отынның жаңа түрлері уранның бірдей мөлшері көбірек энергия беретінін білдіреді — бұл ұзақ мерзімді перспективада сұраныс көлеміне әсер етуі мүмкін.

Екіншіден, Қазақстан өзінің АЭС-ін салуды жоспарлап отыр — 2024 жылғы референдум қорытындысы бойынша технология мен мердігер туралы келіссөздер жалғасуда. Болашақ станция үшін отын циклін таңдау — абстрактілі мәселе емес: кімнің отыны қолданылатыны, оны кім жеткізіп, қалдықтарды кім өңдейтіні осыған байланысты.

Соңында, Pax Silica аясында Қазақстан шикі уран экспортынан тыс шығып, жоғары қайта бөлуге — отын таблеткаларына, реакторларға арналған компоненттерге қатысу амбициясын білдірді. Lightbridge сияқты әзірлемелер осы амбициялардың не жүзеге асатын, не жүзеге аспайтын нарығын қалыптастырады.

Авторлық қорытынды

Lightbridge отыны әлі сынақ сатысынан шыққан жоқ — бірақ дәл осындай әзірлемелер онжылдықтан кейін атом энергетикасының келбетін анықтайды. Өзінің АЭС-ін салып жатқан және жай ғана уран жеткізуші емес, отын циклінің қатысушысы болуға үміткер Қазақстан бұл бағытты мұқият қадағалауы керек: отынның жаңа түрлері — бұл жаңа стандарттар, демек, Қазақстан әлемдегі кез келген басқа елден көп мөлшерде өндіретін шикізатты қайта өңдеуге қойылатын жаңа талаптар.