Микрореактор ZiaCore достиг критичности в высокотемпературном эксперименте на нулевой мощности

Лос-Аламосская национальная лаборатория (Los Alamos National Laboratory) 30 июля объявила, что разработанная ею конструкция микрореактора ZiaCore успешно достигла начальной критичности в ходе эксперимента по проверке концепции критичности на нулевой мощности при высокой температуре, проведённого в Национальном центре критических экспериментов (NCERC) в штате Невада.

ZiaCore — это конструкция передового микрореактора на ядерной энергии, использующая топливо из диоксида урана с низким обогащением. Эксперимент проводился в течение примерно четырёх недель в период с апреля по май этого года и позволил вывести систему ZiaCore на нулевую мощность в условиях высокой температуры. Согласно процедуре проектирования и верификации реакторов, эксперименты на нулевую мощность позволяют проверить корректность физической конструкции реактора и предоставить ключевые базовые данные для последующей инженерной разработки.

Данная конструкция микрореактора отличается повышенной эффективностью использования топлива, компактностью конструкции и технологичностью производства. Исследовательская группа приступила к развитию соответствующих технологий с 2021 года, уделяя основное внимание проектированию корпуса реактора и ключевых компонентов, с применением замедлителя из гидрида циркония и схемы охлаждения на тепловых трубах. Помимо основных компонентов, группа также спроектировала вакуумную камеру для размещения топливных сборок реактора ZiaCore, тепловых труб, замедляющих модулей из гидрида циркония, топлива и специальных электрических нагревателей.

В ходе данного эксперимента топливные сборки ZiaCore, размещённые в вакуумной камере, были установлены на испытательном стенде Deimos в NCERC. Исследователи провели серию испытаний на критичность вблизи нулевой мощности при температуре свыше 800 градусов Цельсия, получив важные данные о характеристиках полноразмерной системы, включая такие параметры реакторной физики, как температурный коэффициент реактивности. Эти данные служат не только для конструкции ZiaCore, но и могут быть использованы в качестве справочного материала для разработки аналогичных технологий микрореакторов.

Так называемая критичность на «нулевой мощности» означает установление и поддержание цепной реакции деления с остановкой реакции до того, как в процессе деления будет выделено измеримое количество тепла. Поскольку в ходе эксперимента образуется крайне мало продуктов деления и уровень радиоактивности низок, лабораторные помещения могут быть быстро возвращены в эксплуатацию после эксперимента; кроме того, ядерное топливо не расходуется и может быть использовано в последующих экспериментах.

Согласно проектным материалам, микрореактор ZiaCore в будущем, по мере готовности цепочки поставок, сможет также использовать топливо из высокопробного низкообогащённого урана. Высокопробный низкообогащённый уран обычно означает урановое топливо с обогащением по урану-235 ниже 20% и рассматривается как важный вариант топлива для многих передовых конструкций реакторов.

NCERC расположен на Невадском национальном объекте безопасности (Nevada National Security Sites) и является единственным в США универсальным объектом для критических экспериментов, поддерживаемым Программой ядерной критической безопасности.