Ռոսատոմի ՏՎԷԼ վառելիքային ընկերությունը մեծ աշխատանք է կատարում վառելիքի նոր տեսակների մշակման ուղղությամբ։ Դրանք անհրաժեշտ են գործող ատոմակայանների տնտեսությունը բարելավելու, ինչպես նաև նոր ռեակտորների համար: «Նոր սերնդի միջուկային վառելիքը ատոմակայանների համար. Զարգացման արդյունքները, գործառնական փորձը և զարգացման ուղղությունները» համաժողովում  գիտնականներն ու ինժեներներն ամփոփել են 2022 թվականի աշխատանքի արդյունքները։

Հավաքումը ռոբոտների ձեռքերում է

Համաժողովի, թերևս, գլխավոր նորությունն այն է, որ 2023 թվականին ՏՎԷԼ-ը նախատեսում է արտադրել և բեռնել առաջին երեք ТВС-5-ը Նովովորոնեժի կայանի ռեակտորներից մեկում։ Տեխնոլոգիայի առանցքային առանձնահատկությունն է՝ վառելիքի այս հավաքույթները կարտադրվեն լիովին ավտոմատացված արտադրավայրում՝ առանց մարդու ներկայության: Անհրաժեշտ է ստուգել, ​​թե արդյոք մեքենաները կկատարեն հավաքումը այնպես, ինչպես մարդիկ: Եթե ​​այո, ապա 2025 թվականին նրանք կստեղծեն ուրան-պլուտոնիումային վառելիքով ТВС-5-ի փորձնական արտադրություն (դրա համար մշակվել է հավաքման նոր տեխնոլոգիա)։ Մինչ այդ, ռոբոտները կհավաքեն ջերնարտանետող ավելի պարզ տարրեր՝ սովորական ցիրկոնիումի ծածկով և ուրանային օքսիդային վառելիքային բաղադրումով:

ТВС-5-ի ավտոմատացված հատվածը նախատեսվում է կազմակերպել Սեվերսկի «СХК» ԲԸ-ում։ Կոմբինատն աստիճանաբար դառնում է երկբաղադրիչ միջուկային էներգիայի համար վառելիքի արտադրության կենտրոն. «Բեկում» նախագծի շրջանակներում այնտեղ կառուցվում են БРЕСТ-ОД-300 ռեակտորի համար վառելիքի վերամշակման և արտադրության-վերարտադրության հզորություններ:

«Կուրչատովի ինստիտուտն ուսումնասիրել է ТВС-5-ի համար խոստումնալից ուրան-պլուտոնիումային լիցքավորման մի քանի տարբերակներ՝ երեքը վերամշակված վառելիքով (РЕМИКС-топливо), որոնք տարբերվում են պլուտոնիումի պարունակությամբ, և մեկը՝ МОКС-ով: 2021 թվականին սկսվեցին РЕМИКС վառելիքի միատարր տարբերակի ռեակտորային փորձարկումները. Բալակովո ԱԷԿ-ի առաջին բլոկում ճառագայթվում են վառելիքի վեց փորձնական հավաքույթներ, այս տարի (2022 — խմբ. նշում) արտադրվում են МОКС բաղադրությամբ МИР ռեակտորի համար վառելիքի հավաքներ։ Այսպիսով, մենք կապահովենք առավելագույն ճկունություն և պատրաստակամություն վառելիքի օպտիմալ ցիկլերի ձևավորման համար՝ ելնելով կոնկրետ հաճախորդի կարիքներից»,- պարզաբանել է ՏՎԷԼ գիտատեխնիկական գործունեության գծով ավագ փոխնախագահ Ալեքսանդր Ուգրյումովը:

Միջուկային վառելիքային ցիկլը փակվում է

Ռոսատոմը մտադրված է անցնել երկկոմպոնենտ միջուկային էներգետիկայի, որը պահանջում է հատուկ վառելիք: 2000-ական թվականներից Կոլայի ԱԷԿ-ի երկրորդ էներգաբլոկը, Սմոլենսկի, Կուրսկի և Լենինգրադի ԱԷԿ-երի ստորաբաժանումներն աշխատում են ճառագայթված հավաքներից ստացվող ուրանի վառելիքով: ՏՎԷԼ-ն արդեն հաստատել է ВВЭР-1000 ռեակտորներում վերարտադրված ուրանի օգտագործման հնարավորությունն ու նպատակահարմարությունը։ «Այժմ, Ռոսէներգոատոմի հետ միասին, մենք անցնում ենք ВВЭР-1000-ում և ВВЭР-1200-ում դրա օգտագործման ընդլայնմանը»,- համաժողովում տեղեկացրել է Ալեքսանդր Ուգրյումովը:

Կուրչատովի ինստիտուտի վառելիքային ցիկլերի բաժնի պետ Կոնստանտին Կուրակինը նշել է, որ վերացիկլավորման շնորհիվ վառելիքում բնական ուրանի խնայողությունը կարող է հասնել 20%-ի՝ կախված ցիկլի երկարությունից։

Նոր նյութեր «հանդուրժող» վառելիքի համար

ՏՎԷԼ-ը փորձարկում է վառելիքային մի քանի բաղադրում և ջերմարտանետող տարրերի  պատյանի նյութեր՝ «հանդուրժող» վառելիք ստեղծելու համար: Ուսումնասիրում են 42ХНМ համաձուլվածքը  (քրոմ, նիկել, մոլիբդեն), ցիրկոնիումի թաղանթների և սիլիցիումի կարբիդային պատյանների քրոմային ծածկույթները։ Ալեքսանդր Ուգրյումովն այս նյութը համարում է ամենահեռանկարայինը, թեև այն արտադրելը դյուրին գորժ չէ։

«Հանդուրժող» վառելիքի համար ՏՎԷԼ-ը մշակում է վառելիքի երկու բաղադրում՝ ուրան-մոլիբդենային և ուրանի դիսիլիցիդից: Դրանք օժտված են բարձր ջերմահաղորդությամբ, ինչը նշանակում է, որ ջերմակրիչի կորստով վթարների դեպքում ավելի քիչ է գերտաքացման և վառելիքի հալման վտանգը: Բացի այդ, նրանք ունեն ավելի մեծ խտություն և ուրանի տարողունակություն՝ հնարավոր է երկարացնել վառելիքային արշավը։ Կան նաև թերություններ. «Ուրան-մոլիբդենի տեխնոլոգիան պարզ է, և այս լուծումը փորձարկվել է, այդ թվում՝ հետազոտական ​​ռեակտորում։ Բայց այս տեխնոլոգիայի արժեքը դեռ ավելի բարձր է, քան կերամիկական վառելիքի արտադրության դասական տեխնոլոգիան: Մենք կաշխատենք սրա հետ»,- ասել է Ալեքսանդր Ուգրյումովը:

Սիլիցիումի կարբիդից պատյանի հետազոտական ​​ծրագրի հաջորդ քայլը՝ դրա հետ ուրան-մոլիբդենի և դիսիլիցիդային վառելիքի բաղադրման օգտագործման հնարավորությունն է։

Ճշգրիտ երկրաչափություն

Շարունակվում է խառը նիտրիդային ուրան-պլուտոնիումային վառելիքի (СНУП-топливо) զարգացումը։ Ոչ օրգանական նյութերի բարձրտեխնոլոգիական գիտահետազոտական ինստիտուտի  (միջուկային վառելիքի զարգացման առանցքային ռուսական ինստիտուտ, Ռոսատոմի մաս) գլխավոր տնօրենի տեղակալ Միխայիլ Սկուպովն ասաց, որ 2021 թվականին БРЕСТ-ОД-300-ի առաջին բեռնվածքի համար վառելիքի տարրի տեխնիկական նախագծումը թարմացվել է, և ուսումնասիրություններ են կատարվում՝ հաշվի առնելու և վերացնելու այն գործոնները, որոնք խոչընդոտում են այրման աճը: Մշակվել են БН-1200 և БР-1200-ի համար վառելիքի ձողերի էսքիզային նախագծեր: Ինստիտուտը մի քանի առաջարկ է արել՝ բարելավելու վառելիքի տարրերի որակը. եզրերում հաբերի ծավալի մեծացումը չեզոքացնել փոսերով, ներմուծել վառելիքի բաղադրության միկրոհամաձուլումը ալյումինի նիտրիդով` խտացումը մեծացնելու և սողումը նվազեցնելու համար. ներմուծել հեղուկ մետաղական ենթաշերտ՝ ավելի խորը այրման հասնելու համար:

Մինորային ակտինիդների ճակատագիրը

Կյուրիումը, ամերիցիումը և նեպտունիումը ճառագայթված միջուկային վառելիքի ամենաակտիվ տարրերն են: Դրանք նախատեսվում է արդյունահանել, պահել կյուրիումը, իսկ ամերիցիումը և նեպտունիումը բեռնել արագ ռեակտոր և այրել այնտեղ:

Ատոմային ռեակտորների ԳՀԻ-ի գլխավոր տնօրեն Ալեքսանդր Տուզովը հայտնել է, որ արագ ռեակտորի կողային էկրանում ամերիցիումի և նեպտունիումի այրման հայեցակարգն արդեն մշակվել է։ Ամերիցիումի և նեպտունիումի օքսիդներով վառելիքի տարրերը (դրանց կոչել են մավէլներ) արտադրվում են հեռահար թրթռախտացման տեխնոլոգիայի միջոցով: Փորձարարական մավէլները բեռնվել են БОР-60՝ նեյտրոնների տարբեր սպեկտրներով բջիջներում, ստացվել են հետռեակտորային թեստերի առաջին արդյունքները, ճառագայթումը շարունակվում է: Մշակվել են մավէլներով հավաքների տեխնիկական նախագծեր։

 «ТВС-Квадрат»-ի հուսալիությունը

Առանձին բաժին է հատկացվել արտասահմանյան դիզայնի թեթև ջրային ռեակտորների վառելիքին։ Դրա մասնակիցներն պատմեցին, որ եվրոպական PWR-900 ռեակտորում որակավորում ստանալուց և անկախ հետազոտական ​​կենտրոնում հետռեակտորային ուսումնասիրությունների արդյունքների հրապարակումից հետո  «ТВС-Квадрат»-ի մեծ պահանջարկ է վայելել համաշխարհային շուկայում: Սա PWR-ի համար աշխարհում միակ միջուկային վառելիքն է, որը մտավոր սեփականության և արտադրության առումով լիովին անկախ է սկզբնական ռեակտորի տեխնոլոգիայի մշակողներից և ապացուցել է իր հուսալիությունն ու արդյունավետությունը: