В исследовательском реакторе МИР Научно-исследовательского института атомных реакторов (АО «ГНЦ НИИАР», г. Димитровград) начались испытания тепловыделяющих элементов для реакторов ВВЭР с уран-плутониевым МОКС-топливом. Это новый шаг российской атомной отрасли к замыканию ядерного топливного цикла.
По итогам облучения и специальных экспериментов ученые Росатома намерены обосновать эффективность и безопасность эксплуатации МОКС-топлива в реакторных установках типа ВВЭР (легководные реакторы на тепловых нейтронах, западный аналог - PWR), составляющих основу атомной энергетики в России и широко эксплуатируемых на АЭС российского дизайна за рубежом.
По итогам облучения и специальных экспериментов ученые Росатома намерены обосновать эффективность и безопасность эксплуатации МОКС-топлива в реакторных установках типа ВВЭР (легководные реакторы на тепловых нейтронах, западный аналог - PWR), составляющих основу атомной энергетики в России и широко эксплуатируемых на АЭС российского дизайна за рубежом.
Для испытаний в реакторе МИР в кооперации между предприятиями Топливной компании Росатома «ТВЭЛ»: АО «ВНИИНМ», ПАО «НЗХК» и АО «СХК» - был изготовлен и прошел приемку 21 тепловыделяющий элемент (твэл) на базе таблеточного МОКС-топлива с содержанием энергетического плутония 5-12%. Экспериментальная топливная сборка, загруженная в петлевой канал исследовательского реактора, содержит 12 твэлов. Еще 9 «свежих» твэлов будут постепенно добавляться в кассету вместо облученных, часть которых на каждом этапе испытаний будет извлекаться для послереакторных исследований (по мере достижения определенного уровня «выгорания» топлива).
В настоящее время в России производится МОКС-топливо только для реакторов на быстрых нейтронах, на таком топливе работает самый мощный в мире «быстрый» реактор БН-800 в составе Белоярской АЭС. Для реакторных установок ВВЭР учеными Росатома было разработано уран-плутониевое РЕМИКС-топливо, которое успешно прошло полный цикл эксплуатации в виде опытных твэлов ВВЭР-1000, а сейчас эксплуатируется в составе полноценных РЕМИКС-ТВС.
При этом содержание плутония в РЕМИКС-топливе – до 1,5%, оно имеет в основе смесь «невыгоревшего» регенерированного урана и образовавшегося в реакторе плутония. В свою очередь, МОКС-топливо – это смесь оксидов плутония, выделенного из отработавшего топлива, а также оксидов обедненного урана, который образуется как побочный продукт при производстве ядерного топлива на этапе обогащения урана. В МОКС-топливе для ВВЭР предполагается содержание плутония ориентировочно 5,5-7,5%. Это позволит обеспечить большую гибкость и эффективность использования регенерированных ядерных материалов в топливном цикле реакторов ВВЭР и оптимизировать затраты на фабрикацию уран-плутониевого топлива при переходе к его масштабному внедрению.
«Сегодня, как и десятки лет назад, ядерное топливо для ВВЭР – это обогащенный природный уран, в редких случаях – регенерированный уран. Однако уже в недалеком будущем, имея подтвержденные референции по уран-плутониевому топливу, мы сможем предложить весь диапазон возможностей для топливной композиции, в зависимости от требований со стороны реакторной установки и стратегии топливного цикла. Учитывая, что основа атомной энергетики – это именно легководные тепловые реакторы, мы сможем многократно расширить их ресурсную базу, перерабатывать облученное топливо вместо хранения, а также значительно сократить объемы образования ядерных отходов», - отметил старший вице-президент по научно-технической деятельности АО «ТВЭЛ» Александр Угрюмов
«Для получения необходимых экспериментальных данных специалистам предприятия была проведена вся необходимая предварительная работа. В частности, разработаны методики испытаний и выполнены предварительные расчеты, подготовлена программа материаловедческих исследований, конструкторская документация. Инфраструктура предприятия позволяет проводить полный перечень как реакторных, так и послереакторных исследований. Понимая высокую востребованность подобной работы для наших партнеров, при поддержке Росатома мы системно работаем над реализацией проекта по модернизации реакторной базы и материаловедческого комплекса института», – сказал директор АО «ГНЦ НИИАР» Александр Тузов.
В настоящее время в России производится МОКС-топливо только для реакторов на быстрых нейтронах, на таком топливе работает самый мощный в мире «быстрый» реактор БН-800 в составе Белоярской АЭС. Для реакторных установок ВВЭР учеными Росатома было разработано уран-плутониевое РЕМИКС-топливо, которое успешно прошло полный цикл эксплуатации в виде опытных твэлов ВВЭР-1000, а сейчас эксплуатируется в составе полноценных РЕМИКС-ТВС.
При этом содержание плутония в РЕМИКС-топливе – до 1,5%, оно имеет в основе смесь «невыгоревшего» регенерированного урана и образовавшегося в реакторе плутония. В свою очередь, МОКС-топливо – это смесь оксидов плутония, выделенного из отработавшего топлива, а также оксидов обедненного урана, который образуется как побочный продукт при производстве ядерного топлива на этапе обогащения урана. В МОКС-топливе для ВВЭР предполагается содержание плутония ориентировочно 5,5-7,5%. Это позволит обеспечить большую гибкость и эффективность использования регенерированных ядерных материалов в топливном цикле реакторов ВВЭР и оптимизировать затраты на фабрикацию уран-плутониевого топлива при переходе к его масштабному внедрению.
«Сегодня, как и десятки лет назад, ядерное топливо для ВВЭР – это обогащенный природный уран, в редких случаях – регенерированный уран. Однако уже в недалеком будущем, имея подтвержденные референции по уран-плутониевому топливу, мы сможем предложить весь диапазон возможностей для топливной композиции, в зависимости от требований со стороны реакторной установки и стратегии топливного цикла. Учитывая, что основа атомной энергетики – это именно легководные тепловые реакторы, мы сможем многократно расширить их ресурсную базу, перерабатывать облученное топливо вместо хранения, а также значительно сократить объемы образования ядерных отходов», - отметил старший вице-президент по научно-технической деятельности АО «ТВЭЛ» Александр Угрюмов
«Для получения необходимых экспериментальных данных специалистам предприятия была проведена вся необходимая предварительная работа. В частности, разработаны методики испытаний и выполнены предварительные расчеты, подготовлена программа материаловедческих исследований, конструкторская документация. Инфраструктура предприятия позволяет проводить полный перечень как реакторных, так и послереакторных исследований. Понимая высокую востребованность подобной работы для наших партнеров, при поддержке Росатома мы системно работаем над реализацией проекта по модернизации реакторной базы и материаловедческого комплекса института», – сказал директор АО «ГНЦ НИИАР» Александр Тузов.
Источник: Департамент коммуникаций АО «ТВЭЛ»