По крайней мере, часть отработавшего ядерного топлива может использоваться повторно, питая современные ядерные реакторы, которые будут меньше и безопаснее, чем их предшественники. Ученые Национальной лаборатории в Айдахо (INL) начали переработку отжившего свое урана.
Разработан реактор на ядерных отходах
Zoltan Tasi / Unsplash

Стартап ядерной энергетики Oklo стал первой компанией, получившей доступ к запасам переработанного уранового топлива. Его реактор, известный как «Аврора», представляет собой небольшой бокс с А-образной рамой, способный генерировать всего 1,5 мегаватта. Для того в нем применяется не устаревшее ядерное топливо, а «низкообогащенный уран» или Haleu, дающий больше энергии из меньшего объема.

В природе урановая руда состоит из изотопа Урана-238 и Урана-235, который и обеспечивает реакцию деления. Поэтому превращение руды в полезное топливо сводится к отделению Урана-238. Данный процесс и называется обогащением. Сегодня все ядерные реакторы используют топливо, обогащенное до менее чем 5%. Топливо Haleu обогащается до 5−20%. По словам Джейкоба ДеВитта, соучредителя и генерального директора Oklo, «Преимущество современных реакторов заключается в том, что вы можете перейти на более высокий уровень обогащения и уменьшить объемы используемого топлива, что помогает повысить экономичность системы».

Решение Национальной лаборатории в Айдахо стало большим шагом вперед для Oklo и передовых ядерно-энергетических систем. В настоящее время лаборатория является единственной в США, способной производить топливо Haleu. Поэтому любая продвинутая ядерная система, использующая данное топливо, должна получить одобрение лаборатории, прежде чем строить реактор.

Oklo в настоящее время готовит заявку на строительство своего первого реактора «Аврора» и планирует представить его в Комиссию по ядерному регулированию для рассмотрения в марте 2020 года. Со слов ДеВитта процесс утверждения займет два года, а строительство реактора — еще год. Таким образом, «Аврора» станет первым американским реактором, работающим на Haleu, полученным из отработавшего ядерного топлива.

В распоряжении INL достаточно сырья для производства до 10 тонн Haleu. Чтобы превратить отработавшее топливо реактора в Haleu, ученые INL сначала отделяют Уран-235 от примесей, таких как плутоний, образующихся во время работы реактора. При этом происходит вымачивание отработавшего топлива в ванне с солью, а затем — затаривание смеси с помощью электричества, сопровождающимся нагревом до 538 градусов по Цельсию.

Экспериментальная установка INLКрис Морган / INL Экспериментальная установка INL

Поскольку Уран-235, используемый в экспериментальном реакторе, был обогащен до 67%, его необходимо смешать с другими изотопами, чтобы довести его до уровня обогащения ниже 20%. В результате Уран-235 превращается в маленькие шайбы размером всего в несколько сантиметров, которые можно использовать в качестве сырья для процесса изготовления топлива Haleu.

Национальный энергетический институт прогнозирует, что к 2030 году годовой спрос Америки на топливо Haleu будет в 100 раз выше, благодаря появлению большого количества современных коммерческих реакторов, таких как «Аврора».

Интересно как устроен ядерный реактор и могут ли роботы построить дом?
Все о новых технологиях и изобретениях!
Спасибо.
Мы отправили на ваш email письмо с подтверждением.