Para ilmuwan dan insinyur Rosatom telah mencapai hasil signifikan dalam pengembangan bahan bakar nuklir generasi terbaru. Siklus kedua uji reaktor terhadap batang bahan-bakar dengan bahan bakar MOX untuk reaktor VVER telah berhasil diselesaikan. Modul fabrikasi/refabrikasi bahan bakar nuklir untuk reaktor BREST-OD-300 telah mulai digunakan dalam operasi eksperimental-industri. Sementara itu, bahan bakar untuk reaktor pendingin gas suhu tinggi telah melewati tahap pertama pengujian. Berikut rincian lengkapnya.
Modul fabrikasi/refabrikasi (MFR) mulai beroperasi pada akhir Desember 2024. Ini adalah yang pertama dari tiga fasilitas yang sedang dibangun di lokasi Kombinat Kimia Siberia (KKS) dalam Kompleks Energi Eksperimental dan Demonstrasi (ODEK) generasi IV sebagai bagian dari proyek “Proryv” (“terobosan”).
Di MFR telah dioperasikan empat jalur teknologi: sintesis karbotermal nitrida campuran uranium dan plutonium, pembuatan tablet bahan bakar, produksi batang bahan-bakar, dan perakitan rakitan bahan bakar. Seluruh proses produksi sepenuhnya otomatis.
Di MFR sedang diuji teknologi fabrikasi rakitan dengan komposisi bahan bakar berbasis nitrida uranium terdeplesi. Rakitan bahan bakar maket pertama telah diproduksi. Setelah regulator, Rostechnadzor, memberikan izin penanganan plutonium, akan dimulai produksi bahan bakar nitrida uranium-plutonium campuran (SNUP). Untuk pengisian awal BREST-OD-300 perlu diproduksi lebih dari 200 rakitan bahan bakar dengan bahan bakar SNUP. Sebelumnya, batang bahan bakar eksperimental dengan bahan bakar ini telah diuji di reaktor riset BOR-60 dan di reaktor cepat BN-600.
ODEK adalah proyek pertama di dunia yang mewujudkan sistem energi nuklir generasi IV, yang mencakup reaktor cepat dan fasilitas di dekat reaktor untuk daur ulang bahan bakar bekas serta menghasilkan bahan bakar baru. Sistem generasi IV dirancang untuk secara drastis mengurangi limbah dan meningkatkan efisiensi penggunaan uranium alam melalui penutupan siklus bahan bakar nuklir. Rosatom saat ini adalah yang paling maju di dunia dalam pengembangan sistem ini.
Pada bulan Februari, di fasilitas Rosatom di Glazov, diluncurkan produksi pipa bulat dan heksagonal dari baja nirkarat untuk zona aktif BREST-OD-300. Pipa-pipa ini akan digunakan untuk pembuatan rakitan bahan bakar, blok reflektor, dan blok pelindung. Sekitar 30 unit peralatan telah dipasang untuk jalur baru ini. “Dalam beberapa bulan ke depan kami berencana memproduksi batch pertama pipa berteknologi tinggi,” — kata Direktur Jenderal fasilitas tersebut, Sergey Chineikin.
Hasil siklus kedua uji reaktor terhadap bahan bakar MOX di reaktor riset MIR.M1 menunjukkan bahwa bahan bakar nuklir telah mencapai tingkat pembakaran yang direncanakan, dan batang bahan bakar mempertahankan kerapatannya. Secara keseluruhan, direncanakan enam siklus pengujian dalam kondisi operasi normal, pelanggaran kondisi tersebut, dan dalam skenario kecelakaan desain.
Uji coba juga tengah dilakukan terhadap satu batch batang bahan bakar dengan bahan bakar MOX di fasilitas kritikal BFS-1. Uji ini akan menjadi dasar dalam menetapkan parameter zona aktif reaktor VVER-S yang sedang dikembangkan. Diharapkan bahwa penggunaan bahan bakar MOX akan meningkatkan efisiensi ekonomi bahan bakar, mengurangi akumulasi uranium terdeplesi, serta memungkinkan pemanfaatan fleksibel bahan hasil daur ulang.
Direncanakan bahwa PLTN dengan reaktor VVER-S (dengan pengaturan spektrum neutron) akan menjadi PLTN pertama di dunia di mana reaktor air ringan sepenuhnya diisi dengan rakitan bahan bakar MOX.
Pada akhir Desember 2024, para ilmuwan Rosatom menyelesaikan tahap pertama uji reaktor terhadap sampel laboratorium bahan bakar untuk reaktor pendingin gas suhu tinggi (high-temperature gas-cooled reactor; HTGR) dalam kondisi suhu ekstrem. Pertama, bahan bakar tersebut dijalankan selama lebih dari 400 hari pada suhu 1000–1200 °C. Kemudian dilanjutkan dengan iradiasi selama 500 jam pada suhu 1600 °C. Hasilnya menunjukkan bahwa lapisan pelindung berlapis-lapis dari inti bahan bakar berbentuk bola (TRISO) mampu menahan produk gas yang dihasilkan bahkan dalam kondisi iradiasi dan suhu tinggi. Tahun ini, tahap kedua dari program uji ekstrem akan dilakukan, kali ini pada suhu hingga 1800 °C.
Pada Januari, Rosatom menyelesaikan siklus tiga tahun pengembangan dan peluncuran peralatan untuk jalur percontohan fabrikasi bahan bakar HTGR. Para ahli telah menyusun persyaratan teknis untuk peralatan, mengembangkan dasar-dasar teknologi, serta menetapkan parameter operasi untuk sejumlah tahap uji coba industri. Instalasi percontohan ini terdiri dari empat area teknologi yang dilengkapi dengan peralatan unik buatan Rusia. Sebagai contoh, tomograf sinar-X buatan dalam negeri digunakan untuk memantau distribusi mikrobatang bahan bakar secara daring di dalam struktur bahan bakar.
Kapasitas produksi desain dari jalur produksi bahan bakar ini adalah 250 ribu kompak bahan bakar per tahun — sebuah pencapaian penting dalam rangka menjamin pasokan bahan bakar untuk unit pembangkit utama ODEK. Direncanakan bahwa pembangkit tersebut akan terdiri dari unit reaktor HTGR dan bagian kimia-teknologi untuk produksi produk-produk berbasis hidrogen.
