Научный дивизион занимает особое место в структуре Росатома, корпорации знаний. Научные разработки — база для улучшения существующих и создания новых наукоемких продуктов и услуг Росатома в сегментах ядерных технологий и энергетики. Знакомимся с основными направлениями работы дивизиона.
Дивизион структурирован как холдинг, объединяющий десять научных институтов и центров. Управляющая компания — АО «Наука и инновации». Также в состав холдинга входят «ИТЭР-Центр», который отвечает за российскую часть обязательств в рамках проекта ИТЭР. Научная деятельность в значительной степени структурирована по десяти основным направлениям — так удобнее консолидировать средства и силы, исключаются дублирование и конфликты прав на результаты интеллектуальной деятельности.
Первое направление — проект «Прорыв» и замыкание ядерного топливного цикла на базе реакторов на быстрых нейтронах. Ученые в этом году проводили стендовые эксперименты по подтверждению заявленных в проекте характеристик, обоснований безопасности, верификации и валидации кодов, обоснования работоспособности и ресурса оборудования. Следующий этап НИОКР будет выполнен на Опытно-демонстрационном энергетическом комплексе, который возводится сейчас в России. Это получение основных характеристик реактора на мощности, демонстрация замыкания ядерного топливного цикла, рециклинга топлива, эксперименты со свинцовым теплоносителем и др.
Второе направление — развитие современной ядерной энергетики на базе ВВЭР — со спектральным регулированием (ВВЭР-С) и реакторов, охлаждаемых водой со сверхкритическим давлением (ВВЭР-СКД). Ученые разрабатывают нейтронно-физический расчетный код, необходимый для прецизионного моделирования стационарных и нестационарных переносов нейтронов. Вместе с Курчатовским институтом ученые Росатома исследуют новый эффект упругого взаимодействия электронных антинейтрино с массивными ядрами ксенона. Компактные и недорогие приборы, регистрирующие нейтрино, пригодятся для повышения безопасности ядерных объектов и контроля за нераспространением ядерного оружия.
Третье направление — переработка отработавшего ядерного топлива и мультирециклирование ядерных материалов. Исследования нацелены на максимальное использование энергетического потенциала делящихся материалов и минимизацию объема и активности отходов. Ученые показали принципиальную возможность многократного (до семи раз) использования в реакторах на тепловых нейтронах уран-плутониевого РЕМИКС-топлива. Разрабатывается жидкосолевой реактор для утилизации минорных актинидов. Исследования будут проходить как минимум до 2024 года, результаты лягут в основу проекта исследовательской жидкосолевой установки. Минорные актиниды уже дожигают в быстром промышленном реакторе БН‑800. Также ученые разрабатывают технологии фракционирования ОЯТ, отверждение высокоактивных отходов с использованием минералоподобной матрицы и так называемый «Железный ПУРЕКС», где в качестве матрицы предполагается использовать материалы оболочек твэлов.
Четвертое направление — водородная энергетика. В рамках направления разрабатывается высокотемпературный газоохлаждаемый реактор, энергию которого выгодно использовать для крупномасштабного производства водорода. Также идут исследования, нацеленные на создание решений для хранения, транспортировки и применения водорода.
Пятое направление — лазерные технологии. К промышленному внедрению близок мобильный многофункциональный лазерный модуль, генерирующий излучение на расстояние до 100 м. Лазером можно резать металлоконструкции, в том числе под водой, и бетон толщиной от 20 см. Еще одно направление — создание детекторов, способных обнаруживать взрывчатые вещества различного состава, в том числе за преградами и на расстоянии до 6 м. Идет разработка и изготовление полнофункционального образца досмотровой системы.
Шестое направление — термоядерные и плазменные технологии. Здесь создают и испытывают лабораторный макет плазменного космического двигателя. Оказалось, что изученные механизмы ускорения ионов и их срыва с магнитного поля дают высокую энергетическую и тяговую эффективность двигателя. Для улучшения диагностики высокотемпературной плазмы и мощных потоков частиц и излучения были разработаны, изготовлены и испытаны опытные образцы системы регистрации импульсных нейтронных и корпускулярных потоков. Также ученые работают над улучшением параметров работы токамака и разрабатывают технологию нанесения защитного хромового покрытия на оболочки твэлов с использованием протяженного магнетронного разряда коаксиального типа.
Седьмое направление — новые материалы и технологии. Ученые разработали и аттестовали новый материал обечаек и сварных швов реакторов ВВЭР-С. Также они исследуют технологии производства толерантного топлива из силицида урана — изучают свойства таблеток, проводят реакторные испытания экспериментальных твэлов. Еще один проект — разработка сплава для направляющих каналов ТВС ВВЭР и PWR, более устойчивого к наводороживанию.
Восьмое направление — атомные станции малой мощности (АСММ). Для АСММ с реакторной установкой РИТМ‑200 ученые обосновывают проектно-конструкторские решения по реакторной установке и энергоблоку, чтобы улучшить их проектные характеристики. В частности, было обосновано увеличение ресурса основного оборудования, созданы экспериментальные установки для испытаний системы пассивного отвода тепла от защитной оболочки и системы аварийного расхолаживания и проч. Идут расчеты тяжелых запроектных аварий. Для реакторной установки «Шельф-М» разрабатывают и обосновывают новые видов топлива, чтобы добиться более глубокого выгорания и увеличения топливной кампании до восьми и более лет.
Девятое направление — сверхпроводимость. Ученые завершили разработку и изготовление гибридного сверхпроводниковвого ограничителя тока короткого замыкания на основе высокотемпературных сверхпроводников. Кроме того, были проведены расчеты и эксперименты, которые показали техническую и экономическую возможности создать промышленный сетевой регулятор мощности на основе сверхпроводников. Завершены стендовые испытания экспериментального высокотемпературного сверхпроводящего токопровода для систем вывода электроэнергии. Его использование снижает объем капзатрат на строительство или замену систем вывода электроэнергии до 15 %.
Десятое направление — ядерная медицина. Ученые создают тороидальный комплекс дистанционной лучевой терапии «Торус». Его преимущества — компактность, низкие требования к защите помещений, выравнивающий фильтр, более высокая мощность дозы и проч. Второе направление — разработка комплекса для лазерной литотрипсии в урологии. Создается новая модификация двухволнового лазерного литотриптора с микросекундной длительностью импульса.
