В России создаётся новая лаборатория Росатома для отработки технологий переработки отработавшего ядерного топлива жидкосолевых реакторов

На первой площадке Радиевого института имени В.Г. Хлопина, входящего в научный дивизион госкорпорации «Росатом», завершается строительство новой лаборатории, которая будет предназначена для отработки технологий обращения и переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) жидкосолевых реакторов (ЖСР/MSR). На первом этапе испытаний на установке планируется синтезировать имитационные топливные композиции на основе фторида лития и фторида бериллия с добавлением имитаторов продуктов деления и плутония; затем технология будет проверена на модели, а в конечном итоге — отработана на базе исследовательского жидкосолевого реактора (ИЖСР), создаваемого в Железногорске. Строительно-монтажные и пусконаладочные работы планируется завершить до конца 2026 года и подготовить установку к первым исследованиям.

Исполняющий обязанности генерального директора Радиевого института имени В.Г. Хлопина Олег Волков сообщил, что в настоящее время институт ведёт строительство лаборатории и пусконаладку оборудования. Согласно плану исследований, испытания разрабатываемой технологии намечены на 2027 год. В случае успешной эксплуатационной проверки это станет предпосылкой для создания базовой технологии обращения и переработки ОЯТ для промышленных жидкосолевых реакторов.

Жидкосолевые реакторы являются важным звеном концепции замкнутого ядерного топливного цикла (ЗЯТЦ). Их основная роль заключается в выжигании (трансмутации) минорных актинидов, что повышает экологическую безопасность отечественной ядерной энергетики. Предлагаемая технология переработки ОЯТ основана на непрерывном высокотемпературном пирометаллургическом/жидкометаллическом восстановительном экстрагировании ядерных материалов и нейтронных ядов (продуктов деления) из топливной композиции с последующей реэкстракцией ядерных материалов обратно в топливную соль для повторного использования в реакторе.

Заведующий лабораторией технологий и процессов отверждения радиоактивных отходов Радиевого института имени В.Г. Хлопина Илья Скриган отметил, что основная стадия процесса — смешение двух расплавов в условиях интенсивной гидродинамики: топливной соли и литированного висмута. В ходе этого процесса литий переходит в топливную соль, а экстрагированные из соли нейтронные яды переходят в висмут. Уникальность технологии и оборудования заключается в необходимости работы при температуре около 700 градусов Цельсия в агрессивной коррозионной среде, транспортировки расплавов между аппаратами и поддержания инертной атмосферы с содержанием кислорода не более 100 ppm. В настоящее время аналогичного оборудования в мире не существует.

Отработка технологий для промышленных жидкосолевых реакторов будет также вестись в связке со строительством исследовательского жидкосолевого реактора (ИЖСР), который планируется разместить в Железногорске Красноярского края. Проект реализуется госкорпорацией «Росатом» совместно с институтом имени Курчатова, в настоящее время технический проект исследовательской жидкосолевой реакторной установки находится на стадии завершения.

Жидкосолевые реакторы относятся к четвёртому поколению ядерных энергетических технологий. В перспективе такие установки позволят кратно сократить объёмы образования и радиоактивность ядерных отходов, а также отказаться от дорогостоящего глубинного геологического захоронения. Технология жидкосолевых реакторов рассматривается как один из эффективных инструментов решения проблемы минорных актинидов (прежде всего кюрия) в России, а также как расширение услуг для зарубежных партнёров, заинтересованных в переработке ОЯТ с минимальным выходом высокоактивных отходов.

Радиевый институт имени В.Г. Хлопина — старейшее научное учреждение России и первая научная организация страны в области ядерной науки и техники. Институт занимает ведущие позиции в исследованиях по ядерной физике, радиохимии, геохимии и экологии, а также в области ядерной энергетики, радиационной экологии и получения изотопов, являясь при этом основным поставщиком радионуклидов и радионуклидных источников (включая радиофармпрепараты) как для внутреннего, так и для внешнего рынка.