Атомной энергетике срочно нужны малоактивируемые конструкционные материалы, утверждает главный научный сотрудник ВНИИНМ, профессор НИЯУ «МИФИ» Вячеслав Чернов. Их применение на АЭС существенно повысит экономическую эффективность и радиационную безопасность энергоблоков, сократит эксплуатационные расходы и траты на обращение с ОЯТ и РАО. Аргументация ученого — в статье, подготовленной Вячеславом Черновым.

Если не более чем через 100 лет после выгрузки из реактора активность конструкционного материала (КМ) спадает настолько, что его можно переработать, то он малоактивируемый (МАКМ). Современные штатные материалы тепловых и быстрых ядерных реакторов — сильно активируемые. У них длительное время снижения послереакторной активности, поэтому они требуют долгого (более 1 тыс. лет) хранения для последующей переработки и использования. Еще один недостаток — они поглощают много нейтронов, снижая эффективность работы реакторов. У МАКМ поглощение нейтронов существенно ниже.

Стали нового поколения

Стратегия развития атомной энергетики в России предусматривает переход к замкнутому ядерному топливному циклу (ЗЯТЦ). Но топливо-то мы учимся перерабатывать, а с КМ почему-то ничего не решаем и не создаем соответствующих радиохимических технологий. В проектах быстрых реакторов четвертого поколения (БРЕСТ-ОД-300, БН-1200М) пока предусмотрено использование сильно и длительно активируемых КМ. Основной материал для активной зоны БРЕСТа — феррито-мартенситная сталь марки ЭП-823, рассчитанная на эксплуатацию в свинце. Для реактора БН-1200М выбрана также сильно и длительно активируемая аустенитная сталь с высоким содержанием никеля ЭК-164. Получается, что нет возможности реализации полного ЗЯТЦ (ПЗЯТЦ) за короткое время после облучения. В ПЗЯТЦ должны возвращаться в цикл облученные топливо и КМ. Для этого последние должны быть малоактивируемыми. В России ВНИИНМ — единственный разработчик МАКМ. В рамках ФЦП «Ядерные энерготехнологии нового поколения» во ВНИИНМ разработана малоактивируемая ферритно-мартенситная 12%-я хромистая сталь для быстрых реакторов ЭК-181 (RUSFER-EK-181). Она практически ничем не уступает штатным ферритно-мартенситным сталям для быстрых реакторов, но требует более высокотехнологичных методов получения и переработки. Сталь ЭК-181 не уступает и европейскому аналогу — EUROFER-97. Она промышленно освоена и готова к применению. ЭК-181 подходит для быстрых реакторов третьего поколения типа БН-600 и БН-800. Для четвертого поколения реакторных установок эту сталь необходимо дорабатывать: в БРЕСТ-ОД-300 и БН-1200М радиационная нагрузка почти в два раза выше. Учитывая планируемые темпы развития быстрой атомной энергетики, модификацию ЭК-181 нужно проводить уже сейчас. Кроме того, во ВНИИНМ предложена для реакторного применения малоактивируемая немагнитная аустенитная марганцевая сталь. Она особенно перспективна для термоядерных реакторов.