Герметичные трубки из стали с радиоактивным топливом внутри ─ сердце ядерного реактора. Металлические стержни используют на атомных электростанциях. Их погружают в жидкость, чаще всего ─ воду. В трубках происходит распад ядер, вода закипает, и пар вращает генератор. В настоящем реакторе таких трубок ─ сотни. Поэтому из них делают, так называемые сборки. Пачками вставляют стержни в небольшие пластины.
Дистанцирующие решётки разного размера, формы и толщины являются ключевыми в тепловыделяющей сборке. Благодаря зазорам, которые создаёт решётка, между стержнями циркулирует вода. Чем больше трубок омывает, тем больше установка вырабатывает тепла.
Атомную энергетику ждёт «Прорыв». Это новый проект Росатома. Цель ─ построить в Северске опытный энергоблок со свинцом вместо воды. Этот тяжёлый металл, уверены учёные, позволит сделать мирный атом надёжнее, долговечнее и безопаснее. К тому же, поможет замкнуть топливный цикл, снизить до минимума количество ядерных отходов.
Технологию будущего ещё исследуют в лаборатории Института теплофизики Новосибирского Академгородка.
«Для свинца коэффициент теплопроводности жидкости гораздо больше, чем для воды. А вязкость расплавленного свинца примерно такая же. То есть, с точки зрения гидродинамики ─ это одно, а с точки зрения теплообмена ─ это совсем разные вещи», ─ поясняет член-корреспондент РАН Николай Прибатурин.
В настоящее время учёные изучают, как ведут себя стержни с ядерным топливом, когда их омывает расплавленный тяжёлый металл. Когда они стоят на большом расстоянии, начинается вибрация, на маленьком ─ большое гидравлическое сопротивление. Большой вибрации допустить нельзя, иначе соединяющая решётка сотрёт стержень. А это ─ выброс радиации и опасность большой аварии. Задача сибиряков проста и сложна одновременно: создать идеальную конструкцию, которая не будет подвержена разрушениям. Новосибирские учёные моделируют поведение перспективного реактора при разных сценариях работы.
«Как только мы получаем результаты, расчётчики сразу же обосновывают свои модели», ─ подчеркнул старший научный сотрудник Института теплофизики СО РАН, к. т. н. Павел Лобанов.
Над проектом «Прорыв», трудятся учёные всей страны. Первый реактор на свинце планируют запустить в 2029 году. Если он подтвердит свою эффективность, проект может стать основой атомных технологий следующего столетия.
