圖片來(lái)源：Rosenergoatom

在俄羅斯原子能公司礦業(yè)與化學(xué)聯(lián)合體 (GKhK – Gorno-Khimicheskom Kombinate)，正在對(duì)計(jì)劃中的熔鹽研究反應(yīng)堆的材料進(jìn)行測(cè)試，該反應(yīng)堆預(yù)計(jì)將于 2030 年開(kāi)始運(yùn)行。反應(yīng)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?duì)査箍说?GKhK 目前正在為反應(yīng)堆及其系統(tǒng)選擇結(jié)構(gòu)材料。自 4 月以來(lái)，該工廠的實(shí)驗(yàn)室一直在測(cè)試幾種耐腐蝕合金樣品。樣品在熔鹽中放置 4,000 小時(shí)，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(cè)試材料耐腐蝕性的最典型方法是在接觸介質(zhì)中進(jìn)行測(cè)試，”GKhK 中央工廠實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人 Igor Efremov 解釋道。“由于腐蝕率相對(duì)較低，研究需要很長(zhǎng)時(shí)間。我們確定腐蝕動(dòng)力學(xué)、熔融燃料鹽由于腐蝕產(chǎn)物的積累而導(dǎo)致的性質(zhì)變化以及將其清除的可能性。”

為了進(jìn)行這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，工廠專(zhuān)家和烏拉爾聯(lián)邦大學(xué)的科學(xué)家開(kāi)發(fā)并制造了可自動(dòng)維持惰性氣氛和熔體溫度的設(shè)備，該設(shè)備可測(cè)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(duì)結(jié)構(gòu)材料的腐蝕活性的氧氣和其他雜質(zhì)的含量正?；?rdquo;

測(cè)試期間，研究人員采集鹽樣，監(jiān)測(cè)鹽中雜質(zhì)成分因腐蝕而發(fā)生的變化。實(shí)驗(yàn)室工作人員還計(jì)劃測(cè)試一種在反應(yīng)堆通電運(yùn)行時(shí)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(kāi)始進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，以確定腐蝕缺陷并確定機(jī)械性能。“研究樣品的總體結(jié)果將使我們能夠得出有關(guān)合金腐蝕性能及其在熔鹽反應(yīng)堆技術(shù)中使用可能性的結(jié)論，”Efremov 說(shuō)。

任何反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)，燃料中都會(huì)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(wèn)題。通過(guò)燃燒次錒系元素，僅用 300 年就有可能達(dá)到初始鈾原料和待分離核廢料的輻射當(dāng)量。這比開(kāi)放式核燃料循環(huán)快 2,300 倍。

俄羅斯原子能公司正在開(kāi)發(fā)幾種可以利用次錒系元素的技術(shù)。它們也可以在快中子反應(yīng)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(yīng)堆。其中三個(gè)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(xiǎn)設(shè)施退役領(lǐng)域國(guó)家政策主任瓦西里·季寧表示：“沒(méi)有放射性廢物的能源是全世界核科學(xué)家的夢(mèng)想。俄羅斯在實(shí)現(xiàn)這一夢(mèng)想方面走得最遠(yuǎn)。”他補(bǔ)充說(shuō)：“這座研究反應(yīng)堆將在熱列茲諾戈?duì)査箍说牡V業(yè)和化學(xué)聯(lián)合企業(yè)建造，從環(huán)境角度來(lái)看是一個(gè)重要項(xiàng)目。它旨在測(cè)試?yán)么五H系元素的技術(shù)——次錒系元素是熱反應(yīng)堆廢燃料再處理后剩下的長(zhǎng)壽命、高放射性毒性同位素。只需幾座熔鹽反應(yīng)堆就能中和我國(guó)熱反應(yīng)堆廢燃料中最危險(xiǎn)的所有元素。”

GKhK 中央工廠實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人 Vladimir Matselya 指出，為研究熔鹽反應(yīng)堆開(kāi)發(fā)的所有東西都是新的。“因此，作為運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)，GKhK 必須詳細(xì)研究所有流程：從燃料鹽的制備到結(jié)構(gòu)材料的選擇。剩下要做的主要事情是將獲得的結(jié)果與項(xiàng)目的目標(biāo)和目的進(jìn)行比較。”