Специалистами Института промышленных ядерных технологий (ИПЯТ) НИЯУ МИФИ создан инновационный сплав на основе свинца и натрия, получивший название «Свинатр». Данный сплав разработан для применения в качестве компонента ядерного топлива в атомных установках четвёртого поколения, а именно в реакторах на быстрых нейтронах, использующих свинцовый теплоноситель. Из «Свинатра» формируют жидкометаллический подслой (ЖМП), который располагается между радиоактивными компонентами – смесью урана и плутония – и внешней оболочкой тепловыделяющего элемента (ТВЭЛ). За счёт высокой теплопроводности ЖМП достигается беспрецедентный уровень выгорания ядерного топлива, что позволяет увеличить количество энергии, получаемой с каждого грамма урана.
По словам Марии Тарасовой, ведущего специалиста ИПЯТ НИЯУ МИФИ, топливные элементы с подобным ЖМП, также разработанным на базе НИЯУ МИФИ, в настоящее время проходят испытания в составе экспериментальных установок в реакторе БОР-60 АО «ГНЦ НИИАР». Разработанные сотрудниками НИЯУ МИФИ материалы для изготовления ЖМП впервые позволяют рассматривать возможность применения топливных элементов с ЖМП как экономически выгодную альтернативу традиционным топливным элементам для реакторов на быстрых нейтронах, которые, как правило, заполняются теплопроводящими инертными газами.
В ИПЯТ НИЯУ МИФИ были разработаны и изготовлены вкладыши из металлического натрия, предназначенные для создания жидкометаллического подслоя в новом, уникальном топливном элементе ОС-5, разработка которого осуществляется Госкорпорацией «Росатом» объявила 16 сентября.
Ученые Института прикладной физики имени П.И. Капицы провели экспериментальные и расчетные исследования, которые продемонстрировали, что применение жидкометаллического подслоя способно оптимизировать свойства тепловыделяющих элементов с нитридным топливом для реакторов четвертого поколения, использующих быстрые нейтроны. Подобный подход позволит снизить температуру топлива при сохранении заданных параметров теплоносителя, а также уменьшить объемную деформацию таблеток из урана и плутония, что снизит давление на оболочку ТВЭЛа и предотвратит возможную потерю герметичности. Это, в свою очередь, позволит повысить как экономическую целесообразность, так и надежность эксплуатации топлива.