Потенциал мирного атома: ученые Казахстана представили уникальный опыт реакторных испытаний
Филиал «Институт атомной энергии» Национального ядерного центра Республики Казахстан (ИАЭ НЯЦ РК) принял участие в заседании Консультативного совета Международного центра исследований на базе многоцелевого быстрого исследовательского реактора (МЦИ МБИР), передает корреспондент агентства Kazinform.
С докладом, посвященным опыту нестационарных испытаний на импульсном графитовом реакторе ИГР для валидации расчетных кодов, выступил начальник лаборатории ИАЭ НЯЦ РК, PhD, ассоциированный профессор Руслан Иркимбеков.
Главной темой его доклада стали уникальные возможности казахстанского реактора ИГР в части моделирования переходных и аварийных режимов работы ядерных установок, а также концепция научно-технической комплементарности (взаимодополняемости) исследовательских баз МБИР и НЯЦ РК.
— Покажу несколько примеров того, какие нестационарные эксперименты мы проводим на ИГР и где эти возможности могут быть полезны для программы МБИР, — обозначил вектор своего выступления Руслан Иркимбеков.
Конверсия ИГР: Сохранение уникальных характеристик
Казахстанская сторона подробно ознакомила участников совета с ходом масштабного проекта по конверсии реактора ИГР на топливо с низкообогащенным ураном (НОУ, менее 20%). На текущем этапе специалисты НЯЦ РК продолжают оптимизацию методов пропитки различных марок графита.
— Для нас критерий успешной конверсии — сохранение тех режимов, ради которых ИГР используется как экспериментальная установка. Задача — сохранить экспериментальные возможности, а не просто получить новую критическую систему, — подчеркнул спикер.
Поддержка проекта БРЕСТ и испытания СНУП-топлива
В рамках научно-технического сотрудничества между НЯЦ РК и АО «НИКИЭТ» (Россия) на реакторе ИГР проводятся высокоточные испытания смешанного уран-плутониевого нитридного (СНУП) топлива для перспективного российского реактора на быстрых нейтронах БРЕСТ. Испытания твэлов в облучательном устройстве ИГР позволяют изучить поведение конструкционных материалов при быстром импульсе энерговыделения непосредственно в топливе. Результаты этой работы уже легли в основу расчетного обоснования безопасности СНУП-топлива в нештатных режимах.
Флагманские международные проекты: EAGLE и SAIGA
Докладчик детально остановился на двух крупнейших международных аварийных программах, реализуемых на базе ИГР.
Проект EAGLE (совместно с JAEA, Япония) нацелен на обеспечение безопасности быстрых реакторов с жидкометаллическим теплоносителем (SFR). К настоящему моменту проведено около 150 методических и 11 масштабных реакторных экспериментов с контролируемым плавлением модельных тепловыделяющих сборок (ТВС) и их взаимодействием с натрием. Была представлена информация о подписании меморандума о сотрудничестве и соглашения о реализации первого этапа проекта EAGLE-4.
Проект SAIGA (совместно с CEA, Франция) на сегодняшний день — самый сложный эксперимент, когда-либо готовившийся на ИГР. Его цель — исследование поведения ТВС французского реактора ASTRID в условиях тяжелой аварии с потерей расхода натриевого теплоносителя (ULOF). Проект аккумулирует сложнейшие нейтронно-физические и теплогидравлические расчеты.
Комплементарность МБИР и ИГР
Центральной частью доклада стал анализ взаимосвязи научно-исследовательских задач реакторов МБИР и ИГР. Спикер продемонстрировал, что установки решают разные, но критически взаимодополняющие задачи для развития атомной энергетики IV поколения.
Реактор МБИР (Россия) ориентирован на долгосрочные задачи: длительное стационарное облучение в быстром нейтронном спектре, накопление повреждающей дозы и исследование радиационной стойкости перспективных видов топлива и конструкционных материалов.
В свою очередь реактор ИГР (Казахстан) специализируется на нестационарных процессах: импульсных и переходных режимах работы, симулирующих аварийные состояния. Он обеспечивает экстремально быстрый нагрев материалов и сверхвысокое энерговыделение в топливе за короткие промежутки времени, что критически важно для валидации теплогидравлических и нейтронно-физических расчетных кодов.
— Мы видим возможное сотрудничество именно здесь: МБИР дает данные длительного облучения, ИГР — данные переходных режимов, а расчетные модели могут связывать эти два класса экспериментов для получения полной картины, — резюмировал Руслан Иркимбеков.
Реактор нового поколения
В завершение доклада НЯЦ РК поделился стратегическими планами: специалисты Казахстана находятся на концептуальной стадии разработки нового высокопоточного импульсного графитового реактора. Опираясь на колоссальный опыт работы с ИГР и результаты его конверсии, новая установка призвана значительно увеличить экспериментальный объем для крупномасштабных испытаний перспективных ТВС.
Проектные расчетные параметры будущего гиганта впечатляют: мощность 10 ГВт в регулируемом режиме, интегральное энерговыделение 72 ГДж и максимальная температура активной зоны около 1890 К.
Итоги и перспективы партнерства
Участие Национального ядерного центра РК в международной кооперации на базе МЦИ МБИР открывает новые горизонты для верификации комплексных нейтронно-физических и теплофизических кодов.
— Мы видим хорошие перспективы партнерства НЯЦ РК с исследовательской программой МЦИ МБИР в области нестационарных испытаний, валидации расчетных кодов и совместных исследований перспективных видов топлива и материалов, — подвел итог Руслан Иркимбеков.
Ранее мы рассказывали, как специалисты Национального ядерного центра Республики Казахстан используют возможности уникальной системы мониторинга для изучения криосейсмических процессов Тянь-Шаня и оценки связанных с ними природных рисков.
