Исследователи из китайского Исследовательского института биоэнергетики и биопроцессных технологий Циндао (QIBEBT) разработали органический материал для извлечения урана из морской воды. По сообщению института, полученный материал является экономически эффективным и обладает «исключительной способностью к адсорбции урана». Исследование опубликовано в журнале Chemical Engineering Journal, том 495 от 1 сентября 2024 г.

Исследователи выбрали доступный альгинат натрия (SA) и функциональные нити ДНК (DNA) для изготовления гидрогелевых микросфер SA-DNA для селективной адсорбции уранил-ионов (UO₂²⁺) экономически выгодным способом. По сравнению с адсорбентами, использующими для извлечения урана группу аминооксима (AO), гидрогелевые микросферы SA-DNA продемонстрировали значительно более высокую селективность в отношении урана.

Использование функциональных AO-групп значительно повысило эффективность извлечения урана и считается наиболее перспективным подходом для извлечения урана из морской воды. Однако внедрение AO-групп является сложным и дорогостоящим процессом. Кроме того, на эффективность этих групп существенно влияет воздействие других ионов, в частности, ионов ванадия, которые могут связываться сильнее, чем UO₂²⁺. Помимо этого, поскольку эти адсорбенты доступны в основном в виде порошков или наночастиц, их регенерация после извлечения урана является затруднительной.

«Криоперемычка» оснащена «чудо-фланцем», который позволит легко вставлять и вынимать ее при каждом испытании нового крионасоса (предоставлена ITER).

Перед поставкой на строящийся во Франции международный термоядерный экспериментальный реактор (ITER), крионасосы для вакуумной камеры и криостата проходят серию комплексных заводских приемочных испытаний. Целью ITER является работа на мощности 500 МВт (в течение не менее 400 с непрерывной работы) при 50 МВт потребляемой мощности от нагрева плазмы. В строительстве ITER, которое началось в 2010 г., принимают участие 33 страны, многие из которых ведут взаимодействие через свои национальные агентства.

Однако заводских испытаний недостаточно, чтобы гарантировать, что эти сложнейшие компоненты, рассчитанные на работу при температурах от 4,5 К (минус 277 °C) до 200 °C, будут работать так, как ожидается. Чтобы устранить все неопределенности, в криоустановке ITER был создан испытательный комплекс, позволяющий тестировать каждый насос в целом диапазоне рабочих температур и сценариев перекачки. В июне была установлена «криоперемычка», соединяющая испытательный комплекс с блоком распределения жидкостей криоустановки.

«Криоперемычка» оснащена фланцем, который позволит легко вставлять и вынимать ее при каждом испытании нового крионасоса. «Криоперемычка — это не просто трубка и фланец, − поясняет Алессандра Ианнетти, руководитель группы по проекту вакуумной системы ITER. — Это сложный компонент, который транспортирует гелий при температуре внешнего пространства, обеспечивая при этом минимальные тепловые потери. Он оснащен «чудо-фланцем», называемым «муфтой Джонстона», который позволит легко вставлять и вынимать его каждый раз, когда мы будем испытывать новый крионасос».

Реакторный институт Делфтского технического университета (ТУ) в Нидерландах возобновил работу своего исследовательского реактора после серии проведенных модернизаций. В их числе − ввод в эксплуатацию источника холодных нейтронов и усовершенствованных приборов. Первые результаты исследований ожидаются в октябре 2024 г. в соответствии с официальным возобновлением работы реактора. Работа проводилась при содействии более 10 национальных и международных партнеров и поставщиков. Реакторный институт Делфтского ТУ теперь является одним из шести исследовательских реакторов в Европе, где можно проводить исследования с использованием источника холодных нейтронов.

По сообщению института, он постоянно инвестирует в совершенствование методов измерений и исследовательских методик, чтобы ученые могли осуществлять новаторские методы неразрушающего контроля материалов. Теперь эти усилия переведены на новый этап благодаря завершению программы Oyster: «Оптимизированные показатели для науки, техники и образования в области радиации».

Источник холодных нейтронов играет ключевую роль в программе Oyster. Замедленные нейтроны обеспечивают большее взаимодействие с объектом исследования, чем неохлажденные. Поэтому качество и скорость измерений могут быть улучшены в сотни раз благодаря холодным нейтронам. Директор института Вим Копперс сказал: «Я горжусь достижениями команды и с нетерпением жду, когда исследователи и ученые со всего мира смогут воспользоваться нашим исследовательским реактором».

Программа была профинансирована Нидерландским исследовательским советом (нидерландской организации по научным исследованиям − Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO). В проекте приняли участие специальная группа сотрудников и ряд субподрядчиков. Южнокорейская компания KHC/KAERI отвечала за разработку и изготовление источника холодных нейтронов. Компания Billfinger (Германия) выполнила монтаж источника холодных нейтронов. Компания Strukton (Нидерланды) отвечала за проектирование и строительство необходимых инженерных систем. Среди других подрядчиков были Strukton Worksphere, Stirling Cryogenics Netherlands, Demaco Netherlands, Yokogawa, Kreber, Stork, RHDHV, Arcadis, Lloyds/LRQA, NRG и Combigas.

Новости Nuclear Engineering International, 09.07.2024

Компания General Atomics – Electromagnetic Systems (GA-EMS) при поддержке Министерства энергетики США (DOE) разработала трубки из карбида кремния в качестве оболочки ядерного топлива, которые могут выдерживать экстремальные температуры. В DOE говорят, что это может полностью изменить способ производства топлива в будущем.

В настоящее время в качестве оболочки ядерного топлива широко используется циркониевый сплав благодаря своим механическим свойствам и коррозионной стойкости. Несмотря на то, что за прошедшее время оболочки из циркониевого сплава были улучшены, существует интерес к изучению и разработке новых материалов для оболочек, чтобы значительно повысить эксплуатационные характеристики, экономическую эффективность и безопасность легководных реакторов.

GA-EMS разрабатывает новую топливную оболочку под названием SiGA при финансовой поддержке, проведении реакторных испытаний и обследований после облучения в рамках программы DOE по созданию аварийно-устойчивого топлива. Оболочка SiGA изготавливается из карбида кремния − высокотемпературного керамического материала, состоящего из кремния и углерода в кристаллической структуре высокой чистоты.

Карбид кремния может выдерживать температуры, превышающие температуру расплавленной лавы, но в чистом виде он может быть хрупким, что исторически ограничивает его использование в качестве конструкционного материала. GA-EMS решила эту проблему, включив в состав оболочки волокна карбида кремния. Эти волокна усиливают материал подобно тому, как стальная арматура используется для усиления бетона.

В исследовании, проведенном учеными Мичиганского университета, оценивается возможность преобразования 245 действующих угольных электростанций (УЭС) США
в усовершенствованные ядерные реакторы, предоставляя ценную информацию для политиков и компаний-операторов по достижению целей декарбонизации.

В 2022 г. на угольные электростанции приходилось почти 20 % от общего объема производства электроэнергии в США, что привело к выбросу 847 млн т CO₂ − 55 % от общего объема выбросов CO₂ в стране от энергетического сектора.

УЭС постепенно выводятся из эксплуатации во многих странах, в том числе и в США. Компании-операторы по всей стране включили в свои комплексные планы развития переход от угольной генерации к более чистым источникам энергии. Более того, некоторые компании-операторы поставили перед собой цель вывести из эксплуатации все УЭС в течение следующих 15 лет.

В рамках этого перехода необходимо перепрофилировать выведенные из эксплуатации УЭС на альтернативные экологически чистые источники, и одним из возможных вариантов является атомная энергетика, которая может обеспечить такую же стабильную базовую энергетическую нагрузку, как и угольная, но с нулевым уровнем выбросов углерода, говорится в исследовании.

Компания Kairos Power завершила испытания самой большой из когда-либо созданных систем на основе расплава солей FLiBe (фторид-литий-бериллий). Первая инженерная испытательная установка (ETU 1.0) компании находится на этапе вывода из эксплуатации на производственном объекте в г. Альбукерке (Нью-Мексико) после более чем 2 000 ч работы по прокачиванию соли.

ETU 1.0 − это первая из трех систем, которые создаются с целью получения информации, необходимой для проектирования, сооружения и эксплуатации реактора Hermes − реактора малой мощности, который компания использует для продвижения разработки своей технологии высокотемпературного реактора с охлаждением фторидными солями (KP-FHR).

Установка ETU 1.0 начала работу в декабре прошлого года и использовала 12 т солевого теплоносителя FLiBe, произведенного на заводе по очистке расплава солей в Элморе, штат Огайо. В систему было также загружено 30 000 гранул суррогатного топлива (заменителя топлива. – Прим. ред.) и более чем 300 блоков графитового отражателя, необходимых для воспроизведения условий внутри активной зоны реактора Hermes.

На протяжении шести месяцев компания Kairos Power испытывала установку ETU 1.0 в течение тысяч часов регулярной работы, а также проводила испытания, направленные на моделирование сценариев отказа. В их число входили испытания с разрывом трубопровода первого контура и застыванием солевого расплава – теплоносителя. В пиковый момент температура в системе достигала 675 ℃, а скорость потока соли составляла 3 000 галлонов в минуту.

Сотрудники щита управления круглосуточно следили за работой установки ETU 1.0 и собрали более 10 ТБ данных о ее поведении, а также проанализировали образцы соли и проверили 1 673 гранулы суррогатного топлива.