| 12. |
Приоритет Стратегии НТР России |
Повышение уровня связанности территории Российской Федерации путем создания интеллектуальных транспортных, энергетических и телекоммуникационных систем, а также занятия и удержания лидерских позиций в создании международных транспортно-логистических систем, освоении и использовании космического и воздушного пространства, Мирового океана, Арктики и Антарктики |
| 16. |
Аннотация |
Данный проект направлен на разработку и обоснование решения проблемы масштабной наработки плутония-238 высокой кондиции в ядерных энергетических установках с различным типом теплоносителя: легкой водой под давлением, водой со сверхкритическим давлением, тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. Pu-238 – один из самых востребованных радионуклидов для генерации тепла. Плутоний-238 используется в радиоизотопных электрических генераторах (РИТЭГ), предназначенных для энергообеспечения космических аппаратов и удаленных автономных установок, расположенных в труднодоступных регионах, например, в Арктике. Для производства необслуживаемых надежных источников энергии плутоний-238 не имеет аналогов по столь высокому удельному тепловыделению, длительному периоду полураспада и отсутствию жесткого γ-излучения, препятствующему штатной работе электронной аппаратуры. Плутоний-238 является уникальным источником длительного автономного энергообеспечения в различных устройствах, работающих в удаленных регионах Земли и в космосе. Рынок плутония-238 является активно развивающимся. США, Китай, Япония, ЕС и РФ объявили о планах создания баз на Луне и на Марсе. Такая активная позиция ведущих государств в освоении Луны связана, в том числе и с имеющимися на Луне запасами гелия-3, которые могут быть использованы в термоядерных реакторах, чтобы обеспечить землян энергией на несколько тысячелетий вперед. Отмеченная перспектива космических исследований и освоения дальних регионов Земли потребует создания многочисленных источников автономного энергообеспечения длительного действия. При этом, ожидаемый спрос на плутоний-238, по крайней мере, в разы превышает существующий темп его наработки, в основном, на ядерных установках исследовательского характера. Рынок плутония-238 является активно развивающимся и в связи с масштабными планами Российской Федерации по освоению удаленных регионов Земли и космоса, что соответствует государственной стратегии научнотехнологического развития РФ. В Российской Федерации потенциальными потребителями автономных источников энергии на базе Pu-238 могут быть: ГК Роскосмос, ГК Росатом, и другие организации. Актуальна также перспектива взаимодействия с зарубежными потребителями Pu-238 и, в целом, освоения части мирового рынка источников длительного автономного энергообеспечения. Здесь Российская Федерация имеет успешный опыт ранее проводимых работ по наработке плутония-238 для иностранных заказчиков. В настоящее время плутоний-238 нарабатывается в небольшом количестве на исследовательских реакторах в Российской Федерации и в США. Планируется использование действующих быстрых энергетических реакторов (БН600 и БН-800) в целях наработки Pu-238. В отношении наработки Pu-238 этот тип ядерных энергетических установок (ЯЭУ) обладает рядом преимуществ: высокий поток нейтронов (особенно, в активной зоне); широкие возможности по размещению мишенного материала в боковом экране реактора без перестройки активной зоны. Последнее позволяет организовывать крупномасштабную наработку целевого нуклида. Одновременно с этими положительными сторонами имеются трудности в обеспечении качества целевого продукта (содержание изотопа Pu-236 < 2.0 ppm), что связано, в первую очередь, с имеющейся в реакторе жесткой компонентой спектра нейтронов. Последнее обстоятельство привело авторов данного проекта к идее применения тяжелых замедлителей с низким поглощением нейтронов (например, Pb-208) в перспективных ЯЭУ с быстро-резонансным и тепловым спектрами нейтронов. Характерной особенностью предлагаемого метода наработки плутония-238 является формирование в реакторе области с предпочтительным спектром нейтронов для облучения Np-237/Am-241 и накопления плутония-238. Под предпочтительным спектром понимается спектр, сосредоточенный, по возможности, в резонансной области энергий нейтронов с практически отсутствующими высоко энергичными нейтронами (Е > 5 МэВ). Такой спектр образуется в пространственно-протяженной замкнутой области реактора при использовании замедлителей нейтронов предельно большого атомного веса (А≥88: свинец, висмут, стронций). Применение этих замедлителей приводит к плавному снижению энергий нейтронов в процессе замедления и вовлечению, таким образом, всей резонансной области захвата нейтронов на Np-237 в процесс накопления Pu-238. Качество продукта (плутония-238) достигается гетерогенной структурой мишени, включающей Np-237/Am-241 и смежным размещением отмеченных выше замедлителей. Критическими преимуществами предлагаемого в данном проекте метода формирования нейтронного спектра для облучения стартовых материалов являются – высокая кондиция нарабатываемого плутония (в том числе, содержание изотопа Pu-236 < 2.0 ppm), а также достижение повышенных (по сравнению с имеющимися в настоящее время) количеств производимого плутония-238 за счет образования пространственно-протяженной области с предпочтительным спектром нейтронов. Повышенная производительность плутония-238, очевидно, понижает себестоимость конечного продукта и способствует его повышенной конкурентоспособности на внешнем рынке. При этом важно отметить, что нарабатываемый для длительного энергообеспечения отдаленных объектов плутоний не будет пригоден для создания ядерного оружия. |