Металното гориво на Lightbridge срещу 70-годишния монопол на урановия оксид – тест, който ще реши бъдещето на атомните електроцентрали

Може ли сплавта уран-цирконий да издържи на мощната неутронна буря?

В САЩ приключи един от ключовите етапи на подготовката за реакторни тестове на нов тип ядрено гориво. Lightbridge съобщи, че прототипите от неговата разработка са напълно заредени в експерименталния модул и са готови за облъчване в изследователския реактор в Националната лаборатория на Айдахо (INL). Този етап се счита за критичен за получаване на регулаторен лиценз и последващо пускане на технологията на пазара.

В центъра на вниманието е горивото на Lightbridge, изработено от високообогатена метална сплав от уран и цирконий. Това е коренно различен подход от традиционния уранов оксид (UO₂), използван в повечето действащи енергийни реактори.

Металната сплав има много по-различни физични свойства – по-конкретно подобрена топлопроводимост. Това позволява на горивото да разсейва топлината по-ефективно и да работи при по-ниски температури, като увеличава границите на надеждност и намалява натоварването на структурните материали на активната зона. От гледна точка на безопасността и енергийната плътност това предлага потенциал за значителни подобрения както в съществуващите, така и в усъвършенстваните реакторни инсталации.

Тестовете ще се проведат в активната зона на ATR (Advanced Test Reactor) – уникално изследователско съоръжение, способно да възпроизведе екстремните условия, характерни за енергийните блокове: интензивен неутронен поток, високи температури, радиационно натоварване. За разлика от промишлените реактори, ATR позволява прецизен контрол на параметрите на облъчване и събиране на данни в реално време.

Проектът се изпълнява в рамките на Споразумението за съвместни изследвания (CRADA), което осигурява сътрудничество между правителствените лаборатории и частните компании. Lightbridge отговаря за проектирането и изработването на горивните образци, а INL – за провеждането на експериментите и анализа на резултатите.

Подготовката включва прецизно изработване на металната сплав, оформяне на заготовките за гориво, поставянето им в защитни капсули и сглобяването им в експерименталния модул. Цялата работа е извършена в помещенията на INL при строги изисквания за прецизност и радиационна безопасност.

След зареждането в реактора ще започне етапът на облъчване, в края на който пробите ще бъдат преместени в горещи камери – екранирани кутии с дистанционно управление, където специалистите ще могат безопасно да ги анализират след облъчването. Тестовете ще оценят как се е променила структурата на веществото под въздействието на неутроните и температурата: ще се изследват фазовото състояние, целостта на материала, наличието на дефекти и способността му да издържа на продължителна експлоатация.

Тези данни са необходими, за да се обоснове пригодността на горивото както за настоящите, така и за бъдещите малки модулни централи (ММР). Lightbridge и преди е подчертавал, че разработката му е ориентирана не само към модернизиране на съществуващия парк от атомни електроцентрали, но и към ново поколение компактни блокове, при които високата енергийна плътност, термичната стабилност и надеждността при автономна работа са особено важни.

Ако тестовете приключат успешно, горивото на Lightbridge може да се превърне в една от първите реални алтернативи на урановия оксид, готови за комерсиално и търговско внедряване от десетилетия насам. Това поставя основите на нов етап в развитието на ядрената енергетика – по-гъвкав, по-ефективен и по-устойчив.