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.
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.
Для справки:
Топливная компания Росатома «ТВЭЛ» (Топливный дивизион Госкорпорации «Росатом») включает предприятия по фабрикации ядерного топлива, конверсии и обогащению урана, производству газовых центрифуг, а также научно-исследовательские и конструкторские организации. Являясь единственным поставщиком ядерного топлива для российских АЭС, ТВЭЛ обеспечивает топливом в общей сложности 75 энергетических реакторов в 15 государствах, исследовательские реакторы в девяти странах мира, а также транспортные реакторы российского атомного флота. Каждый шестой энергетический реактор в мире работает на топливе ТВЭЛ. Топливный дивизион Росатома является крупнейшим в мире производителем обогащенного урана, а также лидером глобального рынка стабильных изотопов. В Топливном дивизионе активно развиваются новые бизнесы в области химии, металлургии, технологий накопления энергии, 3D-печати, цифровых продуктов, а также вывода из эксплуатации ядерных объектов. В контуре Топливной компании ТВЭЛ созданы отраслевые интеграторы Росатома по аддитивным технологиям и системам накопления электроэнергии. http://www.tvel.ru
АО «ГНЦ НИИАР» (Государственный научный центр – Научно-исследовательский институт атомных реакторов, входит в научный дивизион Госкорпорации «Росатом») — крупнейший в России и в Европе научно-исследовательский центр, предоставляющий наукоемкие высокотехнологичные услуги по проведению широкого спектра экспериментальных реакторных и послереакторных исследований, располагающий уникальной экспериментальной базой для решения проблем реакторного материаловедения, замкнутого топливного цикла ядерных реакторов; является одним из ведущих производителей радиоизотопов, поставщиком широкой номенклатуры радиоизотопной продукции медицинского, промышленного и специального назначения.
Российская стратегия развития атомной отрасли на десятилетия вперед – создание двухкомпонентной атомной энергетики с реакторами на тепловых и быстрых нейтронах, а также внедрение технологий замыкания ядерного топливного цикла, основанных на фабрикации свежего уран-плутониевого топлива из отработавшего топлива. При этом по мере более широкого распространения «быстрых» реакторов предполагается достигнуть баланса в «циркулировании» ядерных топливных материалов между установками, работающими на быстрых и тепловых нейтронах.
Инновационные технологии Росатома основаны на передовых достижениях российской атомной науки и в полной мере отвечают актуальной ESG-повестке. Достигнутые результаты – это труд тысяч высококвалифицированных профессионалов, которые работают в интересах экономической стабильности России. Четкое взаимодействие промышленных предприятий с научно-исследовательскими институтами помогает укреплять технологический суверенитет страны, повышать конкурентоспособность отечественной атомной отрасли.