Utveckling av olyckstolerant kärnbränsle

Forskningsprojekt, 2018 – 2023

Genom att utveckla kärnbränslen med förbättrad tålighet mot höga temperaturer kan effekterna av en eventuell olycka minskas betydligt. Så kallat olyckstolerant kärnbränsle består av två komponenter, bränslekutsarna och kapslingsrören. Ett sätt att förbättra kapslingsrören är att förse dem med en beläggning. I det här projektet ämnar vi studera en konventionell krombeläggning, som appliceras med kallsprutning, och en helt nyutvecklad beläggning. Bränslekutsarna kan göras bättre genom att tillverkas av UN istället för dagens UO2. Förutom högre densitet och bättre värmeledning minskar UN också utsläppen av farliga ämnen, och på så sätt minskar konsekvenserna av en olycka.

Nya vägar att förbättra bränslets korrosionsmotstånd kommer också att utforskas, för att ytterligare öka säkerhetsmarginalerna. Nya bränslen med belagda kapslingsrör kommer att karaktäriseras både i sitt ursprungsskick och efter exponering i vatten/ånga, liksom efter bestrålning i Haldenreaktorn. Undersökningarna görs med elektronmikroskopi, atomsondstomografi och oförstörande gammaemissionstomografi. Experimenten kompletteras med atomistisk ab-initio modellering för att erhålla mekanistisk förståelse av oxidationsfenomenen inklusive effekten av bestrålning. Bränslets egenskaper ska utvärderas både under normal drift och under simulerade olyckor. Vi eftersträvar en sådan nivå av förståelse att implementering av det nya bränslesystemet, tillverkat av svenska företag, kan ske inom en tioårsperiod.