俄羅斯原子能公司(Rosatom)已完成研究用熔鹽反應(yīng)堆(RMSR)設(shè)計(jì)工作的第一階段,該階段包括開發(fā)制定設(shè)計(jì)文件相應(yīng)部分主要技術(shù)方案的材料。
自2020年起,位于熱列茲諾戈?duì)査箍说牡V業(yè)化學(xué)聯(lián)合體(MCC,俄羅斯原子能公司旗下企業(yè)、環(huán)境解決方案部門)便在開展研究用熔鹽反應(yīng)堆的建設(shè)工作。此項(xiàng)工作是在核科學(xué)技術(shù)發(fā)展綜合計(jì)劃(RTTN)新材料和技術(shù)聯(lián)邦項(xiàng)目框架內(nèi),與工業(yè)界企業(yè)和組織合作進(jìn)行的,自2025年起,將在“新核能和能源技術(shù)”國家項(xiàng)目框架內(nèi)推進(jìn),且在庫爾恰托夫研究所國家研究中心的科學(xué)指導(dǎo)下開展。
礦業(yè)與化學(xué)聯(lián)合體總經(jīng)理德米特里·科盧帕耶夫稱,研究用熔鹽反應(yīng)堆將解決閉式核燃料循環(huán)技術(shù)研發(fā)難題,成功實(shí)施該技術(shù)可減少最終隔離的核廢料數(shù)量及其儲(chǔ)存時(shí)間,還能為研發(fā)更強(qiáng)大的熔鹽反應(yīng)堆奠定基礎(chǔ),以處理熱反應(yīng)堆乏核燃料中最危險(xiǎn)成分。
俄羅斯國家原子能公司放射性廢物(RW)、乏核燃料(SNF)和核及輻射危險(xiǎn)設(shè)施退役領(lǐng)域國家政策主任瓦西里·季寧指出,該項(xiàng)目實(shí)施將提升核電環(huán)境安全水平,朝著無廢料核技術(shù)邁進(jìn)一大步。第四代核電技術(shù)主要目標(biāo)是創(chuàng)建新系統(tǒng),利用(后燃燒)VVER和RBMK熱反應(yīng)堆處理乏核燃料產(chǎn)生的次錒系元素。
建造研究用熔鹽反應(yīng)堆的下一關(guān)鍵任務(wù)是制定反應(yīng)堆裝置和初始燃料制備系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計(jì),編制全套設(shè)計(jì)和估算文件,設(shè)計(jì)階段預(yù)計(jì)持續(xù)到2027年,同時(shí)將繼續(xù)驗(yàn)證設(shè)計(jì)文件中的技術(shù)方案,反應(yīng)堆投入使用后,技術(shù)研究與規(guī)模化應(yīng)用仍將繼續(xù)。
在IZHSR設(shè)計(jì)工作第一階段,制定了確保反應(yīng)堆及其系統(tǒng)工藝流程安全的解決方案,描述了設(shè)計(jì)目標(biāo),制定了設(shè)備要求,簡要描述了核裝置和初始燃料制備系統(tǒng)各部件設(shè)計(jì),給出了核燃料和裝置各部件主要特性,這些信息將作為評(píng)估IZHSR環(huán)境影響和撰寫安全性論證初步報(bào)告的基礎(chǔ)。
俄羅斯研制基于熔融金屬氟化鹽的循環(huán)燃料液鹽核反應(yīng)堆已有半個(gè)世紀(jì)歷史,始于1975年庫爾恰托夫研究所啟動(dòng)的工作,自2000年以來,與俄羅斯國家原子能公司合作持續(xù)推進(jìn)。2021年,庫爾恰托夫研究所研究中心被任命為“俄羅斯聯(lián)邦原子能利用領(lǐng)域工程、技術(shù)和科學(xué)研究發(fā)展”綜合計(jì)劃牽頭科研機(jī)構(gòu),在該計(jì)劃框架內(nèi)實(shí)施研發(fā)項(xiàng)目,驗(yàn)證IZHSR(作為ZhSR - S反應(yīng)堆的原型)設(shè)計(jì)方案。該研究所將液鹽反應(yīng)堆技術(shù)視為解決俄羅斯次錒系元素問題的工具,也可為俄羅斯聯(lián)邦外國合作伙伴服務(wù)。
次錒系元素是在熱堆和快堆運(yùn)行過程中在鈾核燃料中形成的元素(除钚外),镎、镅和鋦的同位素對(duì)核科學(xué)家而言從安全角度尤為重要,它們具有高放射性、毒性、余熱高、半衰期長等特點(diǎn),是核廢料中最危險(xiǎn)成分,需特殊運(yùn)輸、儲(chǔ)存和最終分離條件。通過燃燒次錒系元素,約300年就能達(dá)到原始鈾原料與待分離核廢料的輻射當(dāng)量,比傳統(tǒng)核燃料循環(huán)快數(shù)百倍。
俄羅斯原子能公司正在同時(shí)開發(fā)多項(xiàng)利用次錒系元素的技術(shù)。2024年,首次將添加了次錒系元素的鈾钚混合氧化物燃料組件裝入別洛雅爾斯克核電站4號(hào)機(jī)組的BN - 800快中子反應(yīng)堆。2023年底,三個(gè)含有镅 - 241和镎 - 237的實(shí)驗(yàn)性混合氧化物燃料組件在礦化聯(lián)合體完成制造并驗(yàn)收,將在BN - 800反應(yīng)堆中進(jìn)行為期一年半的試運(yùn)行。
俄羅斯國家原子能公司計(jì)劃實(shí)施的平衡核燃料循環(huán)(NFC)基于閉式核燃料循環(huán)領(lǐng)域的創(chuàng)新實(shí)用解決方案,主要目標(biāo)是從根本上減少送去處置的放射性廢物數(shù)量和活性,提高核電廢物管理安全性、降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),解決核遺產(chǎn)問題,確保可持續(xù)的消費(fèi)和生產(chǎn)模式,最大限度減少待處置放射性廢物數(shù)量和危險(xiǎn)程度,將有價(jià)值原材料重新用于NFC(核材料回收),實(shí)現(xiàn)輻照核燃料高效處理和后處理產(chǎn)品合理處理。