В НИЯУ МИФИ выяснили, как повысить безопасность ядерных реакторов: ученые предлагают использовать изотопомодифицированный молибден вместо циркониевых сплавов при изготовлении тепловыделяющих элементов.

О возможности такой замены ученые говорят давно. Ведь циркониевые сплавы известны высокой коррозионной стойкостью в воде и низким сечением захвата тепловых нейтронов. Но при этом они активно реагируют с водой и генерируют тепло, производя водород и ускоряя деградацию покрытия топливных стержней.

Молибден, как и цирконий, отличается высокой коррозионной стойкостью, но его теплопроводность выше. Основной проблемой использования Mo в качестве материала для производства твэлов считается дороговизна технологического процесса – применение этого тугоплавкого металла потребует увеличить степень обогащения урана.

Но в этом не будет необходимости, если изменить природный состав изотопов молибдена на каскаде газовых центрифуг, удалив другие семь изотопов и оставив один самый тяжелый Мо-100 — с сечением захвата нейтронов почти как у циркония. Физики провели целый ряд опытов, результаты которых показали: наиболее эффективную схему разделения можно реализовать с помощью одиночного либо двойного прямоугольно-секционированного каскада.  

Профессор кафедры молекулярной физики НИЯУ МИФИ Валентин Борисевич комментирует: «Проведенное исследование позволило получить всю необходимую информацию для проектирования разделительной установки для крупномасштабного производства изотопомодифицированного молибдена на основе существующей в России технологии разделения неурановых изотопов на газовых центрифугах».

Результаты исследования опубликованы в журнале Chemical Engineering Research and Design.