Топливо под давлением

Interfax-Russia.ru – Приморские ученые разработали новый способ производства топлива для атомных реакторов.

Фото пресс-службы ДВФУ

Сотрудники Школы естественных наук Дальневосточного федерального университета (ШЕН ДВФУ, Владивосток) совместно с коллегами из Института химии ДВО РАН разработали новый способ изготовления топлива для атомных реакторов. Данная технология позволит получать продукцию высокого качества за более короткий цикл производства.

В настоящее время, как рассказал директор академического департамента ядерных технологий ШЕН Иван Тананаев, основным видом топлива для энергетических ядерных реакторов являются таблеточные уран-оксидные композиции. По его словам, сегодня их, как правило, получают из специального порошка путем грануляции, прессования и спекания с последующим контролем качества и размера таблеток. Приморские же ученые предложили создавать тот же продукт, используя лишь технологию электроимпульсного спекания под давлением, которая уже давно применяется в порошковой металлургии.

"Ключевой идеей нашего метода является нагрев с помощью электрического тока, пропускаемого через пресс-форму с размещенным в ней порошком. В этих условиях на уран-оксидное топливо одновременно воздействуют мощный импульсный разряд и механическое давление", - пояснил ученый.

В соответствии с технологией консолидация (затекание) порошка диоксида урана в плотный компаунд в виде таблетки осуществляется при его вакуумировании (6 Па) и температурном прессовании (1100 градусов Цельсия, скорость нагрева 58 градусов Цельсия/мин, 141,5 МПа, общее время синтеза 25 минут).

"Топливные таблетки производятся на специализированном оборудовании, процесс их производства непрерывен. Производительная мощность машины за рабочую смену составляет порядка 100 образцов в зависимости от геометрических размеров конечного продукта. Общее время спекания и охлаждения таблетки составляет 40 мин", - сообщили в университете.

При этом, как подчеркнул ученый, при помощи нового метода топливные таблетки удается получить даже из порошка диоксида урана, который непригоден для стандартной технологии. В связи с этим, как отмечают авторы проекта, разработанный ими способ позволяет производить продукцию высокого качества при достаточно низкой ее себестоимости - до 10 долларов США за одну таблетку.

"Метод электроимпульсного спекания под давлением подходит для создания практически любых топливных таблеток. С его помощью можно получать высококачественные образцы топлива, в том числе для реакторов на быстрых нейтронах", - добавил Иван Тананаев.

Как в свою очередь сообщили в вузе, технологией ДВФУ уже заинтересовались представители государственного производственного объединения "Маяк" (Озерск, Челябинская область) – единственного в нашей стране предприятия, занимающегося переработкой ядерного топлива. Кроме того, разработку оценило и академическое сообщество: доклад научного сотрудника лаборатории ядерных технологий ШЕН Евгения Папынова о новом методе, разработанном в Приморье, вызвал большой интерес на конференции во Всероссийском научно-исследовательском институте авиационных материалов, который уже предложил ДВФУ долгосрочное сотрудничество в области ядерных технологий.

"Теперь сотрудники университета и академического института планируют перейти к следующему этапу своего проекта и создать пилотную установку по технологии импульсного спекания", - отметили в пресс-службе университета.

Помимо этого, как сообщили в вузе, в ближайшее время ДВФУ ждет и другой серьезный проект. В данном случае речь идет о разработке новых технологий для обустройства нефтегазовых месторождений в Арктике, а также транспортировки ресурсов из этого региона и очистки пластовых вод при добыче углеводородов. Данные исследования приморские ученые будут проводить совместно со специалистами компании "Роснефть".

"Роснефть - базовый партнер университета в области проведения исследований и подготовки специалистов для нефтегазовой отрасли, судостроения, материаловедения. Развитие этих связей позволит создать новые, необходимые стране импортозамещающие технологии для нефтегазовой отрасли, а также вести перспективные разработки для внедрения на уже действующих и проектируемых объектах компании", - подчеркнул директор Инженерной школы ДВФУ Александр Беккер.

Он также напомнил, что в 2015-2016 годах коллектив Дальневосточного федерального университета уже выполнил в интересах компании комплекс научных изысканий по обустройству морских месторождений в Арктическом регионе. В новую экспедицию для исследования нового месторождения на шельфе моря Лаптевых ученые Инженерной школы отправятся в начале 2017 года.

"На месте специалисты проведут инженерно-геологическое бурение скважин, в ходе которого отберут порядка тысячи образцов грунта (кернов). Часть исследований будет проводиться непосредственно в полях, но для более детального анализа полученный материал передадут в лаборатории университета и партнеров вуза из числа ведущих образовательных и научных центров страны", - уточнили в ДВФУ.

Под описание попадут основные характеристики сезонно- и многолетнемерзлых грунтов (их распространение, формирование, залегание, температура, состав, свойства, строение), а также особенности криогенных процессов, развивающихся в природной обстановке и под влиянием техногенных факторов.

"В экспедицию на море Лаптевых отправятся 5 молодых ученых ДВФУ, всего же в исследовательских работах будет задействовано порядка сотни сотрудников и аспирантов университета и партнерских организаций. Площадками для изучения отобранных проб станут лаборатории ледовых исследований, механики грунтов, химического и спектрального анализа. Завершить все работы планируется в июне 2017 года", - добавили в пресс-службе вуза.

Кроме того, в ДВФУ разработали технологию по поиску подводных месторождений нефти и газа с помощью морских червей – погонофор. Как выяснили приморские исследователи, из-за особенностей строения эти морские беспозвоночные животные могут служить индикатором богатых углеводородами районов.

"Погонофоры - необычная группа червей, обитающая преимущественно на больших глубинах Мирового океана. В глубине их тела есть специальный орган, где обитают хемосинтезирующие бактерии, окисляющие метан. Этот процесс происходит с выделением энергии, которая используется для синтеза органических веществ. Он похож на фотосинтез, но энергию дает не солнечный свет, а окисление метана, который необходим для жизнедеятельности погонофор в довольно высоких концентрациях - не менее 1 мл на литр грунта. Это позволило нам сделать вывод о том, что те районы, в которых обитают погонофоры - перспективны для добычи нефти и газа", - пояснил заведующий лабораторией "Биология морских беспозвоночных" ДВФУ, заведующий кафедрой зоологии морских беспозвоночных МГУ имени М.В. Ломоносова, член-корреспондент Российской академии наук (РАН) Владимир Малахов.

Обозреватель Наталья Пономарева

Присоединяйтесь к Interfax-Russia в "Twitter‘е", "Вконтакте" и на "Facebook