Viện Radium V.G. Khlopin (thuộc Bộ phận Khoa học của Tập đoàn Năng lượng Nguyên tử Quốc gia Nga Rosatom) đang hoàn thiện một phòng thí nghiệm mới tại Khu số 1 để thử nghiệm công nghệ xử lý và tái chế nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng (SNF) từ lò phản ứng muối nóng chảy (MSR), truyền thông nước này đưa tin ngày 17/9.
MSR là mắt xích quan trọng trong khái niệm chu trình nhiên liệu hạt nhân khép kín (CNFC) mà Nga đang theo đuổi.
Các lò phản ứng muối nóng chảy công nghiệp dự kiến xây dựng tại Khu phức hợp khai thác và hóa chất Zheleznogorsk ở Zheleznogorsk (vùng Krasnoyarsk). Tập đoàn Rosatom đang thực hiện dự án này cùng với Viện Kurchatov. Ảnh: Rosatom
Nhiệm vụ của nó là chuyển hóa (đốt cháy sau) các actinide phụ, chủ yếu là curium, qua đó nâng cao mức độ an toàn môi trường của điện hạt nhân trong nước.
[Các actinide phụ (gồm americium, curium và neptunium) nằm trong số các đồng vị phóng xạ độc hại nhất và có thời gian bán rã dài nhất, được hình thành trong nhiên liệu hạt nhân bởi các neutron nhiệt và neutron nhanh].
Ảnh minh họa: Zavodfoto
Hiện nay trên thế giới, tái chế nhiên liệu hạt nhân của lò muối nóng chảy chưa nước nào làm ở quy mô công nghiệp. Nga đang nỗ lực thay đổi điều đó.
Ông Oleg Volkov, Quyền Tổng Giám đốc Viện Radium, cho biết: "Hiện nay, Viện đang thành lập phòng thí nghiệm và đưa cơ sở vào vận hành. Theo chương trình nghiên cứu, công nghệ sẽ được thử nghiệm vào năm 2027.
Việc xác minh thành công khả năng vận hành sẽ là điều kiện tiên quyết để phát triển công nghệ cơ bản cho việc xử lý và tái chế nhiên liệu đã qua sử dụng từ lò phản ứng muối nóng chảy quy mô công nghiệp."
"Xóa sổ" rác thải phóng xạ ở mức nhiệt 700 độ C?
Để kiểm chứng công nghệ, các nhà khoa học đã thiết kế một bộ thiết bị xử lý độc đáo, là mô hình mô phỏng module xử lý nhiên liệu đã qua sử dụng, cùng một chuỗi hộp khí trơ.
Ảnh: Rosatom
Giai đoạn đầu tiên là tổng hợp thành phần nhiên liệu mô phỏng trên nền lithium và beryllium fluoride (BeF₂), kết hợp với các chất mô phỏng sản phẩm phân hạch và plutonium.
Tiếp theo, công nghệ sẽ được thử trên mô hình mô phỏng, rồi thử trực tiếp tại cơ sở lò phản ứng muối nóng chảy nghiên cứu (RMSR) ở Tổ hợp Khai thác và Hóa chất.
Công tác xây dựng, lắp đặt và vận hành thử dự kiến hoàn thành vào cuối năm 2026, song song với việc chuẩn bị cho các nghiên cứu đầu tiên.
Thiết kế ý tưởng của một lò phản ứng muối nóng chảy (MSR) dùng trong nghiên cứu. Ảnh: Rosatom
Công nghệ được đề xuất dựa trên phương pháp luyện kim nhiệt và khử kim loại lỏng. Trước hết, vật liệu hạt nhân và các chất gây độc neutron (sản phẩm phân hạch) được chiết tách tuần tự khỏi thành phần nhiên liệu. Sau đó, vật liệu hạt nhân được chiết trở lại vào muối nhiên liệu để tái sử dụng trong lò phản ứng.
Ông Ilya Skrigan, trưởng phòng thí nghiệm Công nghệ và Quy trình hóa rắn chất thải phóng xạ của Viện Radium, giải thích: "Giai đoạn chính của quy trình là trộn hai chất nóng chảy, muối nhiên liệu và lithium bismuthide, trong điều kiện thủy động lực học tích cực. Lithium chuyển vào muối nhiên liệu, còn các chất hấp thụ neutron được chiết từ muối sang bismuth.
Điểm độc đáo của công nghệ và thiết bị là phải vận hành trong môi trường khắc nghiệt ở khoảng 700°C, chuyển chất nóng chảy giữa các thiết bị và giữ bầu khí quyển trơ với hàm lượng oxy không quá 100 ppm. Hiện chưa có thiết bị nào tương đương."
Mô hình module xử lý được phát triển trong giai đoạn 2023-2024 thuộc Dự án Liên bang số 4 của Chương trình Toàn diện "Phát triển Thiết bị, Công nghệ và Nghiên cứu Khoa học trong Lĩnh vực Sử dụng Năng lượng Hạt nhân tại Liên bang Nga đến năm 2030".
Từ năm 2025, công việc tiếp tục trong khuôn khổ Dự án Quốc gia "Công nghệ Năng lượng và Hạt nhân Mới".
Nguồn: Viện Radium
