Rosatom突破氮-15同位素工业规模生产技术

Rosatom燃料部门TVEL的科学家们开发了一种工业规模生产氮-15同位素的方法，该同位素是制造用于快中子反应堆的下一代铀-钚氮化物核燃料的关键成分。

作为研究项目的一部分，位于莫斯科的AA Bochvar无机材料研究所(VNIINM)建立了一个扩大的实验室台架，用于研究两相气-液系统中的氮同位素分离。研究工作包括研究和优化生产高富集度氮-15同位素的技术方法，并且已生产出第一批产品。

未来掌握吨级规模的同位素分离技术，将能够组织氮-15同位素的工业化生产，这是高密度铀-钚氮化物(SNUP – Smeshannoe Nitridnoi Uran-Plutonievoe)燃料的前景广阔的组分。此类燃料预计将用于快中子反应堆。

据Rosatom科学家称，同位素改性的SNUP燃料（使用氮-15代替天然氮）将具有一系列优势。它最终将有助于减少反应堆堆芯中放射性同位素的产生，并提高燃料运行效率。

“快中子反应堆对未来能源具有战略重要性，”TVEL科学与技术活动高级副总裁Alexander Ugryumov表示。“今天，我们的科学家正在系统地构建一个综合性的科学技术基础，这将使我们能够进一步沿着核燃料循环的整个链条，在核工业中建立一个新的技术平台。我们的研究同时涵盖了先进燃料和结构材料、铀-钚燃料制造技术以及后处理解决方案。所有这些发展都旨在保障能源和环境安全，以支持可持续发展——在最大限度扩大核电站原料基础的同时，尽量减少放射性废物和乏燃料。”

首个设计用于满载SNUP燃料运行的装置是第四代反应堆BREST-OD-300，该反应堆正在托木斯克地区谢韦尔斯克的西伯利亚化工厂建造，作为试点示范能源综合体的一部分，隶属于战略性行业“突破”项目。俄罗斯能源设施总体规划还设想在2042年前再建造七个系列化大功率快堆机组。

氮-15同位素的独特之处在于它几乎不吸收中子，其使用将改善反应堆堆芯的中子平衡。专家预计反应堆中放射性碳-14的产生将大幅减少，同时所谓的燃料装载量也会降低。天然氮的同位素组成以氮-14为主，因此，由于堆芯装载中中子被吸收，需要更多的裂变材料来维持链式反应。由于氮-15不吸收中子，在核燃料燃烧过程中中子浓度会更高，这意味着所需的燃料量将减少。

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