На Белоярской АЭС завершился один из ключевых этапов испытаний экспериментального ядерного топлива. Из активной зоны реактора на быстрых нейтронах БН-800 были извлечены три опытные тепловыделяющие сборки с уран-плутониевым МОКС-топливом, в состав которого были включены америций-241 и нептуний-237. После завершения трех топливных кампаний сборки направлены в бассейн выдержки для охлаждения, за которым последуют материаловедческие послереакторные исследования.
Минорные актиниды – нептуний, америций и кюрий – представляют собой группу трансурановых элементов, которые образуются в ядерном топливе в процессе работы реактора. Несмотря на их малую долю в общей массе отработавшего топлива, именно эти изотопы обеспечивают основную часть радиоактивной токсичности и остаточного тепловыделения отходов. Период полураспада минорных актинидов составляет сотни и тысячи лет, что определяет жесткие требования к условиям и длительности их изоляции от окружающей среды.
Технология трансмутации в реакторах на быстрых нейтронах позволяет «дожигать» эти элементы, превращая их в более стабильные или короткоживущие изотопы. В перспективе это позволит значительно сократить объемы отходов, требующих размещения в пунктах глубинного захоронения радиоактивных отходов (ПГЗРО). По расчетам госкорпорации «Росатом», ликвидация минорных актинидов поможет достичь радиационной эквивалентности между отходами и исходным природным ураном в сотни раз быстрее, чем при традиционном хранении.
Старший вице-президент по научно-технической деятельности АО «ТВЭЛ» Александр Угрюмов подчеркнул, что использование коммерческого реактора для этих целей является частью долгосрочной стратегии по замыканию ядерного топливного цикла. На текущем этапе специалисты подтверждают технологическую осуществимость концепции. В дальнейшем планируется увеличить концентрацию актинидов в МОКС-топливе, а также начать испытания с нитридным уран-плутониевым топливом. Программа также предусматривает переход к гетерогенному дожиганию, при котором минорные актиниды размещаются в отдельных стержнях в специальных зонах активной зоны.
Четвертый энергоблок Белоярской АЭС с реактором БН-800 мощностью 820 МВт работает в режиме коммерческой эксплуатации с 2016 года. В сентябре 2022 года установка была полностью переведена на МОКС-топливо, производимое из плутония, извлеченного из отработавшего топлива, и обедненного урана. По оценкам директора станции Юрия Носова, за 60 лет эксплуатации подобные установки способны утилизировать около четырех тонн минорных актинидов – этот объем превышает суммарную наработку данных элементов в нескольких традиционных реакторах на тепловых нейтронах.
Текущие испытания являются частью комплексной программы исследований, начатой в 2021 году и рассчитанной до 2035 года. Успешная реализация проекта призвана подтвердить эффективность технологии дожигания актинидов и закрепить роль реакторов четвертого поколения в повышении экологической безопасности и энергетического потенциала атомной отрасли.
