圖片來源：Rosenergoatom

在俄羅斯原子能公司礦業(yè)與化學聯(lián)合體 (GKhK – Gorno-Khimicheskom Kombinate)，正在對計劃中的熔鹽研究反應堆的材料進行測試，該反應堆預計將于 2030 年開始運行。反應堆將燃燒核燃料和溶解在熔鹽中的微量元素。位于克拉斯諾亞爾斯克邊疆區(qū)熱列茲諾戈爾斯克的 GKhK 目前正在為反應堆及其系統(tǒng)選擇結構材料。自 4 月以來，該工廠的實驗室一直在測試幾種耐腐蝕合金樣品。樣品在熔鹽中放置 4,000 小時，加熱到近 700°C，其中包含了廢燃料再處理產(chǎn)生的最有毒的放射性元素。

“測試材料耐腐蝕性的最典型方法是在接觸介質(zhì)中進行測試，”GKhK 中央工廠實驗室材料科學實驗室負責人 Igor Efremov 解釋道。“由于腐蝕率相對較低，研究需要很長時間。我們確定腐蝕動力學、熔融燃料鹽由于腐蝕產(chǎn)物的積累而導致的性質(zhì)變化以及將其清除的可能性。”

為了進行這項實驗，工廠專家和烏拉爾聯(lián)邦大學的科學家開發(fā)并制造了可自動維持惰性氣氛和熔體溫度的設備，該設備可測量氧化還原電位。工廠指出：“燃料鹽接觸的惰性氣氛可確保燃料鹽的基本特性。惰性氣氛可使影響鹽對結構材料的腐蝕活性的氧氣和其他雜質(zhì)的含量正常化。”

測試期間，研究人員采集鹽樣，監(jiān)測鹽中雜質(zhì)成分因腐蝕而發(fā)生的變化。實驗室工作人員還計劃測試一種在反應堆通電運行時凈化燃料鹽的方法。

11 月，將從燃料鹽中取出樣品并清潔表面。然后開始進行詳細調(diào)查，以確定腐蝕缺陷并確定機械性能。“研究樣品的總體結果將使我們能夠得出有關合金腐蝕性能及其在熔鹽反應堆技術中使用可能性的結論，”Efremov 說。

任何反應堆運行時，燃料中都會形成次錒系元素。镎、镅和鋦的同位素在廢燃料再處理和放射性廢物管理中造成最大的問題。通過燃燒次錒系元素，僅用 300 年就有可能達到初始鈾原料和待分離核廢料的輻射當量。這比開放式核燃料循環(huán)快 2,300 倍。

俄羅斯原子能公司正在開發(fā)幾種可以利用次錒系元素的技術。它們也可以在快中子反應堆中燃燒。特別是，今年在別洛亞爾斯克核電站，混合氧化物燃料 (MOX) 的燃料組件首次被裝入 BN-800 反應堆。其中三個含有次錒系元素——镅-241 和镎-237。這些組件由 GKhK 制造。

俄羅斯原子能公司放射性廢物、廢核燃料和輻射危險設施退役領域國家政策主任瓦西里·季寧表示：“沒有放射性廢物的能源是全世界核科學家的夢想。俄羅斯在實現(xiàn)這一夢想方面走得最遠。”他補充說：“這座研究反應堆將在熱列茲諾戈爾斯克的礦業(yè)和化學聯(lián)合企業(yè)建造，從環(huán)境角度來看是一個重要項目。它旨在測試利用次錒系元素的技術——次錒系元素是熱反應堆廢燃料再處理后剩下的長壽命、高放射性毒性同位素。只需幾座熔鹽反應堆就能中和我國熱反應堆廢燃料中最危險的所有元素。”

GKhK 中央工廠實驗室負責人 Vladimir Matselya 指出，為研究熔鹽反應堆開發(fā)的所有東西都是新的。“因此，作為運營機構，GKhK 必須詳細研究所有流程：從燃料鹽的制備到結構材料的選擇。剩下要做的主要事情是將獲得的結果與項目的目標和目的進行比較。”