Системы быстрых реакторов с свинцовым охлаждением и проблемы топлива и материалов

Ожидаемые изменения на потребительском рынке энергетики побудили разработчиков ядерных энергетических концепций рассмотреть, как инновации в энергетических технологиях могут быть адаптированы под потребности потребителей. Свойства расплавленного свинца или свинцово-висмутового сплава в системах быстрых реакторов со свинцовым охлаждением (LFR) предлагают потенциальные преимущества для реакторов с пассивными характеристиками безопасности, модульным развертыванием и гибкостью топливного цикла. Помимо достижения этих инженерных целей, осуществимость таких систем будет зависеть от разработки или выбора топлива и материалов, пригодных для работы с коррозионно-активным свинцом или свинцово-висмутовым сплавом. Для иллюстрации соответствующих задач, связанных с топливом и материалами, описываются три предложенные LFR-системы с различной степенью зрелости концепции. Нитридные топлива в целом предпочтительнее для использования в LFR по сравнению с металлическими или оксидными, благодаря их совместимости с расплавленным свинцом и свинцово-висмутовым сплавом, а также высокой атомной плотности и теплопроводности. Ферритно-мартенситные нержавеющие стали, возможно с добавками кремния и/или диспергированных оксидов для улучшения совместимости с теплоносителем и повышения прочности при высоких температурах, могут оказаться достаточными для LFR с низкими и средними температурами, но, по-видимому, для высокотемпературных LFR, предназначенных для производства водородных носителей энергии, будут необходимы керамики или тугоплавкие металлические сплавы.