На реакторе ПИК продолжаются работы по созданию установки извлечения трития из тяжелой воды

Понедельник, 27 июля 2020

В НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ продолжаются работы по созданию многофункциональной установки извлечения трития из тяжелой воды (УИТ) реактора ПИК. Она позволит поддерживать заданные параметры тяжеловодного контура реактора.

Важность создания этой уникальной установки заключается в том, что высокий поток тепловых нейтронов в тяжелой воде ядерных реакторов приводит к образованию радиоактивного изотопа водорода — трития, а натекание в тяжеловодный контур обычной «легкой» воды ухудшает ядерно-физические качества отражателя. Поэтому реактор ПИК, как и другие тяжеловодные реакторы, должен быть снабжен установкой для удаления трития и обычной «легкой» воды из тяжелой воды.

Для установки построено отдельное здание, в котором ведется монтаж оборудования. Установка будет поддерживать концентрацию трития в тяжелой воде реактора ПИК на уровне не более 7,4×1010 Бк/кг (2 Ки/кг), для чего необходимо извлекать из тяжеловодного контура реактора до 1,1×1016 Бк трития (30 000 Ки) в год. Также установка будет поддерживать изотопный состав тяжелой воды по дейтерию на уровне не менее 99,8 ат.%, что достигается извлечением из тяжеловодного контура реактора до 40 кг в год обычной («легкой») воды.

«В УИТ не предусматривается производство высококонцентрированного трития, но существует возможность переработки тяжеловодных отходов. С учетом высокой стоимости тяжелой воды, ограниченности ее запасов, экономически выгодно собирать и перерабатывать тяжеловодные отходы, как образующиеся при эксплуатации самого тяжеловодного реактора, так и из других источников. УИТ реактора ПИК позволяет наряду с детритизацией тяжеловодного контура реактора перерабатывать такие отходы с получением кондиционной тяжелой воды, в том числе тяжелой воды, глубоко очищенной от трития. При этом переработка тяжеловодных отходов на УИТ реактора ПИК не влияет на основную задачу (извлечение протия и трития из воды реактора) и не удорожает эксплуатацию установки», - поясняет заведующий Лабораторией разделения изотопов водорода Отдела физики и техники реакторов, к.т.н. И.А. Алексеев.

Разработанная технологическая схема, требования к основным параметрами конструктивным решениям аппаратов данной установки опубликованы в июле 2020 года в научной статье. Основные научно-исследовательские работы по разработке технологии изотопной очистки тяжелой воды и созданию установки выполнены в НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ. Они включали исследования в области изотопного обмена вода-водород на гидрофобном катализаторе, в том числе на крупномасштабной опытной установке ЭВИО, более 20 лет работающей в НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ, криогенной ректификации изотопов водорода, очистки изотопов водорода от микропримесей адсорбционным методом, хемосорбции изотопов водорода для их длительного безопасного хранения. Для определения параметров установки были проведены расчеты по определению скорости накопления трития в тяжелой воде реактора ПИК.

«Новая технология с целью обеспечения предельных эксплуатационных параметров высокопоточного реактора ПИК и снижения радиационной нагрузки на персонал, население и природную среду многие годы разрабатывалась, проверялась и дорабатывалась, - продолжает И.А. Алексеев. - Наличие отработанной технологии сейчас позволяет надеяться, что запущенная УИТ ко времени вывода реактора ПИК на проектную мощность позволит на требуемом нормативами уровне обеспечить требования радиационной и экологической безопасности ядерных реакторов».

Для справки.

Физический пуск высокопоточного исследовательского ядерного реактора ПИК в НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ осуществлен 28 февраля 2011 года. Реактор ПИК отличается от большинства аналогичных зарубежных проектов наличием нейтронной ловушки с очень высоким потоком и возможностью облучения материалов в активной зоне. Максимальная плотность невозмущенного потока тепловых нейтронов близка к величине 5×1015сm-2×с-1 и соответствует рекордным значениям, полученным в реакторах непрерывного действия.

После энергетического пуска в состав реакторного комплекса войдут кроме самого реактора ПИК, являющегося источником нейтронов, 25 экспериментальных установок.

Реактор ПИК станет основой Международного центра нейтронных исследований мирового класса.

Теги
фгбу пияф им. Б. П. Константинова Национальный исследовательский центр Курчатовский институт