В рамках сотрудничества между США и Японией проведены первые за более чем 20 лет испытания выгоревшего топлива для реакторов на быстрых нейтронах. Эти тесты предоставят новые важные данные, которые будут использованы для разработки и квалификации перспективных видов топлива.
Переходные испытания высоко выгоревшего металлического топлива, которое было заархивировано после исторических радиационных испытаний в реакторе EBR-II Национальной лаборатории Айдахо (INL), были проведены на установке TREAT той же лаборатории. Для этого использовалась новая, специально разработанная испытательная капсула с различными датчиками для мониторинга поведения топлива во время испытаний.
Испытания проводятся в рамках сотрудничества между Министерством энергетики США (DOE) и Японским агентством по атомной энергии (JAEA). Цель – разработка и квалификация топлива для реакторов на быстрых нейтронах в рамках пятилетней инициативы по совместному использованию установок и распределению затрат Рабочей группы по исследованиям и разработкам в области гражданской ядерной энергетики. Исследователи тестируют смешанное оксидное топливо, используемое в современных японских реакторах на быстрых нейтронах, и металлическое топливо, которое разрабатывается в США и «представляет интерес для Японии».
Переходные испытания изучают пределы безопасности ядерного топлива в более экстремальных условиях, чем те, которые обычно встречаются при нормальной эксплуатации реактора. TREAT, который был перезапущен в 2017 году после 23 лет простоя, является одним из немногих реакторов в мире, способных производить всплески энергии, необходимые для таких испытаний: короткие циклы мощности, которые могут быть более чем в десять раз выше, чем на коммерческой электростанции.
Министерство энергетики США и JAEA и ранее проводили подобные испытания выгоревшего топлива для реакторов на быстрых нейтронах, но они прекратились в 1994 году, когда был остановлен реактор EBR-II – реактор на быстрых нейтронах с жидкометаллическим натриевым теплоносителем мощностью 62,5 МВт (тепл.) и 20 МВт (эл.), использовавшийся для испытаний топлива и материалов, а также в качестве демонстрационного реактора на быстрых нейтронах. EBR-II был выведен из эксплуатации, хотя его культовое защитное сооружение переоборудуется для размещения испытательного стенда DOME Национального центра инноваций в области реакторов.
Технический руководитель INL по переходным испытаниям Колби Дженсен сообщает, что основной целью инициативы является испытание топлива для реакторов на быстрых нейтронах в их самом слабом состоянии, чтобы лучше понять их пределы и информировать о разработке улучшенных конструкций. Он отмечает, что конструкции топлива для реакторов на быстрых нейтронах в США не сделали значительного скачка вперед с тех пор, как программа EBR-II была закрыта, и поэтому данные этих испытаний устаревшего топлива очень ценны для современных разработчиков топлива.
Пострадиационные исследования будут проведены в лаборатории INL Hot Fuel Examination Facility и в лаборатории Irradiated Materials Characterization Laboratory. Ожидается, что первоначальные эксперименты проекта будут завершены в конце этого года, а Министерство энергетики США и JAEA планируют провести несколько дополнительных испытаний на безопасность «в течение следующих нескольких лет».
