حقق الباحثون والمهندسون في روساتوم نتائج مثيرة للإعجاب في تطوير الوقود النووي المتقدم. حيث اجتازت قضبان الوقود من نوع MOX الخاصة بمفاعلات VVER المرحلة الثانية من الاختبارات داخل المفاعل بنجاح. وتم تشغيل وحدة تصنيع وإعادة تصنيع الوقود الخاصة بمفاعل BREST-OD-300 في التشغيل التجريبي. كما اجتاز وقود المفاعلات الغازية المبردة عالية الحرارة (HTGR) المرحلة الأولى من الاختبارات. لمزيد من التفاصيل، يمكنكم قراءة مقالتنا.
تم تكليف وحدة التصنيع وإعادة التصنيع (FRM) في نهاية ديسمبر 2024، وتعتبر هذه الوحدة الأولى من ثلاث منشآت يجري بناؤها في موقع مصنع الكيمياء السيبيري لمحطة الطاقة التجريبية من الجيل الرابع، والمعروفة اختصارًا بـ “ODEK” باللغة الروسية، كجزء من مشروع “اختراق” (Proryv).
تم إطلاق أربع خطوط عمل في وحدة FRM: التخليق الكربوني للنيترات المختلطة من اليورانيوم والبلوتونيوم، وتصنيع كريات الوقود، وإنتاج قضبان الوقود، وتجميع حزم الوقود. وهذه الوحدة مؤتمتة بالكامل.
صممت وحدة FRM لاختبار تكنولوجيا تصنيع تجميعات الوقود النووي التي تحتوي على نيتريد اليورانيوم المستنزف. وحتى الآن، تم تصنيع تجميعات وقود نموذجية فقط، ولكن بمجرد أن توافق الهيئة التنظيمية الروسية Rostechnadzor على التعامل مع البلوتونيوم، ستبدأ FRM في تصنيع وقود نيتريد اليورانيوم-بلوتونيوم المختلط (MUPN). وسيتطلب مفاعل النيوترونات السريعة المبرد بالرصاص BREST-OD – 300 أكثر من 200 تجميع وقود MUPN للتحميل الأولي للنواة. وقد تم سابقًا اختبار قضبان وقود تجريبية تحتوي على وقود MUPN في مفاعل BOR-60 البحثي ومفاعل BN-600 السريع.
يُعتبر مشروع ODEK المحاولة الأولى عالميًا لبناء نظام نووي من الجيل الرابع يتضمن مفاعلاً سريعًا ومنشآت لإعادة معالجة الوقود المعرض للإشعاع إلى وقود جديد. تشير أنظمة الجيل الرابع إلى تقليص كبير في النفايات والاستخدام الكامل لليورانيوم الطبيعي من خلال إغلاق دورة الوقود النووي. وقد حققت روساتوم تقدمًا ملحوظًا على مستوى العالم في تطوير مثل هذه الأنظمة.
في فبراير، بدأ موقع الإنتاج التابع لروساتوم في جلازوف تصنيع أنابيب مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل دائري وسداسي لمفاعل BREST-OD-300. ستستخدم هذه الأنابيب لصنع تجميعات الوقود، والعواكس، والدروع.
خط الإنتاج الجديد ما يقرب من 30 آلة ومعدات أخرى. وأفاد سيرغي تشينايكين، الرئيس التنفيذي للمصنع، قائلاً: “نخطط لإنهاء الدفعة الأولى من الأنابيب عالية التقنية في الأشهر المقبلة”.
نجح وقود الأكسيد المختلط (MOX) في اجتياز الجولة الثانية من الاختبارات داخل المفاعل البحثي MIR.M1. وأظهرت النتائج أن الوقود النووي قد وصل إلى مستوى الاحتراق المخطط له، بينما ظلت قضبان الوقود مغلقة. ومن المقرر إجراء ست جولات اختبار إجمالاً تحت ظروف مختلفة، تشمل التشغيل العادي، والطوارئ، والحوادث الأساسية المصممة.
كما يتم اختبار دفعة من قضبان وقود MOX في منشأة الاختبارات الحرجة BFS-1. وسيتم استخدام نتائج هذه الاختبارات في دراسة الجدوى لنواة مفاعل VVER-S المتقدم، (حيث يشير الحرف”S” في اسمه إلى “التحكم في انزياح الطيف”(. يُتوقع أن يعزز وقود MOX الاقتصاديات المتعلقة بالوقود، ويقلل من المخزونات المتراكمة من اليورانيوم المستنفد، ويسهل الاستخدام المرن للمواد المعاد تشكيلها.
من المخطط أن تكون محطة نووية تحتوي على مفاعل VVER-S هي الأولى في العالم التي تعمل بمفاعل مياه خفيفة محملة بالكامل بمجموعات وقود MOX.
في أواخر ديسمبر 2024، أكمل الباحثون في روساتوم المرحلة الأولى من الاختبارات داخل المفاعل على عينات مختبرية من وقود HTGR تحت ظروف درجات حرارة مرتفعة للغاية. تم الاحتفاظ بالوقود لأكثر من 400 يوم فعّال عند درجة حرارة تتراوح بين 1000 و1200 درجة مئوية. ثم تم تعريضه للإشعاع لمدة 500 ساعة عند درجة حرارة تبلغ 1600 درجة مئوية. تُظهر النتائج أن الطلاء متعدد الطبقات لجزيئات وقود TRI-structural isotropic (TRISO) قادر تمامًا على احتواء الغازات الناتجة داخلها، حتى عند تعرضها لدرجات حرارة وإشعاعات مرتفعة. توفر المرحلة الثانية من الاختبار، المقررة لهذا العام، اختبارات عند درجات حرارة قصوى تصل إلى 1800 درجة مئوية.
وفي يناير، أكملت روساتوم برنامج تطوير المعدات لمدة ثلاث سنوات لخط إنتاج وقود HTGR التجريبي. وضع المهندسون مواصفات مفصلة لتكنولوجيا التصنيع، بما في ذلك المعدات، وعمليات الإنتاج، والعمليات الرئيسية. يتألف الخط التجريبي من أربعة أقسام عملية مزودة بأجهزة مصممة في روسيا. على سبيل المثال، يستخدم جهاز تصوير مقطعي بالأشعة السينية محلي الصنع للتحكم عبر الإنترنت في توزيع جزيئات الوقود في الكتل الوقودية.
تم تصميم خط الوقود التجريبي لإنتاج 250,000 كتلة وقود سنويًا، مما يضمن إمدادات الوقود لمحطة الطاقة النووية التي لم تُبنى بعد. ومن المخطط أن تتكون هذه المحطة من مفاعل يعمل بالغاز عالي الحرارة ومنشأة كيميائية تنتج منتجات تحتوي على الهيدروجين.
