Развитие ядерных технологий для создания атомной энергетики нового поколения (годовой, 2016)

Цель: разработка методов и программ расчета ядерных и реакторных установок для перспективной ядерной энергетики, материаловедческие исследования в обоснование новых материалов для будущих ядерных установок. В обоснование разработки нового алгоритма нейтронно-физических расчетов продолжены исследования интегрально-дифференциального метода решения уравнения переноса нейтронов. Метод применим для двумерного и трехмерного расчета ячеек, в том числе квадратных и шестигранных, и для двухмерного и трехмерного расчета активной зоны в целом. Проведена верификация программ расчета нейтронно-физических характеристик быстрых реакторов серии БН. Для разрабатываемой системы тестовых задач прототипом являлся реактор БН-1200 с нитридным топливом. Выполнены работы по моделированию изотопного состава активной зоны быстрого реактора в замкнутом ядерном топливном цикле. Концепция замыкания топливного цикла для быстрых реакторов среди прочего подразумевает их самообеспечение плутонием, воспроизводство которого осуществляется на необогащенном уране, который используется в качестве сырьевого материала. Проведены материаловедческие исследования радиационной стойкости наноструктурного состояния новых модельных дисперсно-упрочненных оксидами сталей с различными системами легирования. С помощью метода атомно-зондовой томографии показано, что в материалах содержится большое количество (~ 10²³ м⁻³) наноразмерных (~ 3 нм) кластеров. Состав кластеров зависит от типа легирующих элементов. Под воздействием облучения ионами до флюенсов ~ 10¹⁵- 10¹⁶ см⁻² при комнатной температуре размеры и плотность кластеров не изменяются. В то же время обнаружено небольшое изменение химического состава кластеров за счет радиационно-индуцированного обмена элементами между кластерами и матрицей, что может привести к изменению прочностных характеристик сталей в условиях реакторного воздействия. Эти исследования необходимы для создания перспективных ядерных установок.