Произнесите слово «кристаллы» — и едва ли кто-нибудь подумает о ядерном топливе. Разве что Эрик Бургетт. Профессор из Университета штата Айдахо пытается создать чистый монокристальный уран и оксид урана в своей лаборатории и искренне полагает, что эти кристаллы помогут произвести более эффективное топливо для ядерных реакторов.
Бургетт и его команда аспирантов успешно изготовили кристаллы оксида церия в качестве практики (церий можно использовать как нерадиоактивный суррогат урана или плутония). Команда показала свой первый кристалл оксида урана в июне на мероприятии, посвященном исследованиям в области науки и инженерии (RISE) в Покателло.
«Монокристалл позволяет исследователям тестировать и изучать материал в его простейшей форме», — отмечает Бургетт.
Впервые Бургетт заинтересовался кристаллами и их потенциалом в сфере ядерного топлива, будучи аспирантом Технологического института Джорджии.
Он вырастил кристалл оксида цинка для использования в нейтронных детекторах. После этого начал экспериментировать с кристаллами оксида урана и плутония.
В 2010 году он был членом команды, которая выиграла тендер у Министерства энергетики США, позволяющий производство монокристаллов оксида урана.
Ученые долгое время изучали физические характеристики оксида урана — основного топлива ядерных реакторов. Однако они рассматривали преимущественно топливные гранулы оксида урана, состоящие из нескольких кристаллитов, случайно смешанных вместе, и микроструктура которых может варьироваться от партии к партии. Такое разнообразие превращает в настоящее состязание попытку предсказать, что же на самом деле происходит в реакторе.
«Около 95 % кристаллов, составляющих оксид урана, ориентированы случайным образом. Никакого порядка», — говорит Бургетт. — «Как можно точно смоделировать топливную партию кристаллов, когда роль играет случайность? Если выращивать кристаллы, можно. Мы изучим монокристалл урана или оксида урана и выясним, как сквозь него проходит тепло. Это даст нам базу понимания того, что происходит с материалом, и понимание работы сложных структур кристаллов».
Чтобы сделать кристаллы, Бургетт и его команда раздавили топливные таблетки, выделенные INL, а после нагрели их в печи здания RISE. Как только кристаллы выросли, их убрали, осмотрели и отполировали. В процессе многодневных экспериментов кристаллы с атомами были точно выровнены. После этого можно приступать к изучению того, как проходит тепло сквозь него.
«Наша цель — создать безопасное топливо для безопасного реактора», — говорит Бургетт.
Исследователи INL в восторге от работы Бургетта и планируют покупать кристаллы урана и оксида урана. Они также будут подвергать кристаллы различным тестам, чтобы лучше понять, как ведет себя материал, по словам Рори Кеннеди, представителя INL. Понимание — ключ к производству лучшего топлива.
«Чем больше вы понимаете материал, тем лучше вы его делаете», — говорит Кеннеди. — «Эти монокристаллы позволят нам понять уран и оксид урана на элементарном уровне».
Кеннеди также отметил, что немногие люди выращивают кристаллы таким образом, а это значит, что исследования Бургетта исключительны в своем роде.
Инициативы по оснащению домов и техники безопасными ядерными реакторами проводит даже NASA.
"Кеннеди также отметил, что немногие люди выращивают кристаллы таким образом..." как будто про картошку речь.
deholder, даже если речь идет не об ученых, то наверное приходилось выращивать кристаллы соли, например?
MOX и замкнутый цикл. Остальное очень дорого.
Какая разница соль- уран? Идея та же получить прогнозируемый материал. Стабильность реактора при этом значительно вырастет.
Правда до сих пор еще не решена проблема с КПД ядерного реактора он практически 0 (около 3%). Мы используем в реакторах "допотопный" метод - паровые двигатели (турбины).
Следует ожидать исскуственных покрытий которые способны подобно клеткам человека тепло превращать в энергию. А пока мы тупо нагреваем воду от реакции (выбрасывая кучу "лишнего" тепла в градиерни) и при помощи пара вращаем турбины, которые и дают нам электрический ток - каменный век.....
Владимир, вы несколько некомпетентны в атомной энергетике? Откуда такие цифры?) 3% будет, если вы будете воду в малом контуре охлаждать где-нибудь до комнатной температуры. Там же водичка не ниже 90-95 градусов цельсия во время работы, это если вдобавок идет падение температуры близко к атмосферному. Температура пара ну где-то до 140-250 поднимается до турбины, после до 120-115 падает, а теперь считайте кпд системы, рабочий перепад давлений вы уж должны знать) да и кпд турбин нынче можно принять где-то 60-75% (причем это самый лажовый реактор средненькая турбина). И если кпд будет ниже газовой горелки, то только самой лучшей с крутым вторичным оборудованием (оно же оборудование обеспечения работы).