Специалисты INL разработали ядерное топливо с решёткой, вдохновлённой природой

Специалисты Национальной лаборатории Айдахо (INL, США) разработали инновационную концепцию ядерного топлива, вдохновлённую природой. Их внимание привлекли трижды периодические минимальные поверхности решётчатые структуры, встречающиеся в крыльях бабочек, панцирях морских ежей и костном мозге.


Учёные предложили заменить традиционные цилиндрические топливные стержни на «Переплетённую ядерную топливную решётку для усиленного теплообмена» сложную повторяющуюся структуру. Это позволяет значительно увеличить площадь контакта с теплоносителем и улучшить теплообмен.

Для изготовления прототипов использовали комбинацию 3D‑печати и горячего изостатического прессования. Испытания показали, что новая решётка передаёт тепло втрое эффективнее традиционных стержней как с газообразным, так и с жидким теплоносителем. Компьютерное моделирование выявило дополнительные преимущества. Возможность использовать более тонкие топливные элементы, снизить рабочие температуры и уменьшить тепловые нагрузки. Однако внедрение технологии осложняется трудностями производства сложных структур из материалов, соответствующих требованиям ядерной отрасли.

Сейчас учёные изучают, какие типы реакторов (прежде всего микрореакторы и газоохлаждаемые системы) смогут максимально эффективно использовать новую решётку. Успешная реализация проекта способна сделать ядерную энергетику безопаснее, компактнее и производительнее.

Читайте также: