Росатомның ТВЭЛ отын дивизионы әзірлеуде, қауіпсіздікті қамтамасыз етуде және тұтынушыларға жаңа отын түрлерін ұсынуда алға жылжыды. Ол қауіпсіз, үнемді және ядролық отын циклін (ЯОЦ) аяқтауға ықпал етеді: табиғи уранның энергетикалық әлеуетін барынша пайдалануға және пайдаланылған ядролық отын көлемін азайтуға мүмкіндік береді.
Расталған қауіпсіздік
Балаков АЭС-інің № 1 энергоблогында (Росатом құрамына кіреді) РЕМИКС-отынмен жылу бөлетін жинақтарды тәжірибелік-өнеркәсіптік пайдаланудың үшінші, соңғы 18 айлық циклі басталды.
РЕМИКС – байытылған уран қосылған регенерацияланған уран мен плутоний қоспасынан алынған ресейлік атомшылар жасаған отын. РЕМИКС жеңіл су реакторлары үшін арнайы жасалған. Бұл отындағы плутонийдің үлесі 5%-дан аспайды. Нейтрондық спектр кәдімгі уран отынынан ерекшеленбейді, сондықтан оның реактордағы әрекеті және жалпы өндірілген плутоний көлемі стандарттыдан ерекшеленбейді. Осы ерекшеліктердің арқасында РЕМИКС-отынын айтарлықтай қосымша қауіпсіздік шараларысыз пайдалануға болады.
Алғаш рет 2021 жылдың соңында Балаков АЭС-інің 1-энергоблогының ВВЭР-1000 реакторына РЕМИКС-отынмен алты отын жинағы тиелді. Олар стандартты жұмыс циклінен өтеді – әрқайсысы 18 айдан тұратын үш науқан. Қазірдің өзінде өткен екеуінің әрқайсысынан кейін Росатом мамандары қайта жүктеу машинасының штатттық камерасының көмегімен ТВЭЛ мен жинақтардың конструкциялық элементтерін тексерді. Әрі қарай пайдалануға ешқандай кедергі анықталған жоқ.
Үшінші науқан 2026 жылдың бірінші жарты жылдығында жоспарлы-ескерту жөндеу кезінде аяқталады. Жинақтарды сақтау бассейніне қайта жүктейді, содан кейін реактордан кейінгі зерттеулерге жіберіледі. «Тәжірибелік-өнеркәсіптік пайдалану және РЕМИКС-отынды реактордан кейінгі зерттеу бағдарламасы аяқталғаннан кейін Росатом теңдестірілген отын циклі тұжырымдамасында жаңа өнімді нарыққа ұсыну үшін жеткілікті негіздемеге ие болады», — деп атап өтті «ТВЭЛ» АҚ ғылыми-техникалық қызмет жөніндегі аға вице-президенті Александр Угрюмов. Содан кейін ТВЭЛ жоғары қуатты блоктардың бірін РЕМИКС-отынына кезең-кезеңімен ауыстыруды жоспарлап отыр.
Байыту жолы
МИР.М1 зерттеу реакторына (Росатом Ғылыми дивизионының Атом реакторлары ғылыми-зерттеу институтының құрамына кіреді) уран-эрбийлі отыннан алынған отын композициясы бар 12 твэлден эксперименттік жинақты жүктеді. Әрбір тэвлде уранды байыту – шамамен 5 %.
Жинақ сынағы – байытуды 5%-дан астам дәйекті ұлғайтуға бағытталған сынақ бағдарламасының бірінші кезеңі. «Осы уақытқа дейін реакторлардың тиімділігі жылу бөлетін құрылымдардың жаңа конструкциялары мен модификацияларын енгізу есебінен арттырылды. Инновацияның көп бөлігі тэвлдегі байытылған уранның физикалық көлемін ұлғайту және сайып келгенде, бір жанармай кассетасы есебінен көбірек энергия өндіруді қамтыды. Қазір АЭС экономикасын одан әрі оңтайландыру үшін қуаты жоғары жылу реакторлары үшін уранды байытудың 5 пайыздық шегінен аттап өту қажет болуы мүмкін. Қазіргі заманғы ВВЭР — 163 ТВС реакторларының белсенді аймағында, ал олардың әрқайсысында — 500 кг-нан астам уран бар екенін ескерсек, байытуды бар болғаны 1%-ға арттыру нәтижесінің өзі айтарлықтай болады»,-деп түсіндірді ТВЭЛ ғылыми-техникалық қызмет жөніндегі вице-президенті Александр Угрюмов.
ТВЭЛ ғалымдарының бағалауы бойынша стандартты гадолинийдің орнына 5%-дан жоғары байытылған отынмен бірге нейтрондарды сіңіруші ретінде эрбийді пайдалану 12 және 18 айлық отын циклдарынан 24 айлық циклге ауысуға мүмкіндік береді. Отынды қайта жүктеу үшін бірашма сирек аялдамалардың арқасында электр энергиясын өндіру және соның салдарынан АЭС-тің кірісі мен басқа да экономикалық көрсеткіштері артады.
Сынақ бағдарламасы төрт жылдық сәулелену цикліне арналған. Зерттеу нәтижелері ВВЭР реакторлары үшін уран-эрбийлі отынды сериялық өндіру технологиясын құруға, сондай-ақ оны ресейлік дизайндағы АЭС-те пайдалануды негіздеуге көмектеседі.
Жылдам реакторлар үшін
Росатом ғалымдары IV буындағы жылдам нейтрондардағы реакторлық жүйелер үшін екі белсенді аймақ нұсқасын негіздеуде маңызды нәтижелерге қол жеткізді. Сонымен, Белоярск АЭС-інің БН-600 реакторындағы сынақтар үшін СНУП-отынмен (аралас нитридті уранплутоний) ОС-4 жинағы әзірленді. Бұл жинақтың сәулеленуі отынның тез жанып кетуін растауы керек. Жинақ конструкциясында сынақтардың қауіпсіздігін қамтамасыз ететін техникалық шешімдер қолданылады.
Сондай-ақ аксиальдік қабатшасы бар МОКС-отын негізінде БН-1200 типөлшемді твэлдері бар КТЭВС-МАК-тың үш эксперименттік жинағы жасалды. Оларға отын бағанының құрамына жаңғыртушы материалы бар фрагмент (таусылған уран) кіреді. Жиынтықта бұл фрагменттер реакторда белсенді аймақты бөлетін көлденең қабатша құрайды. Мұндай құрылымдау отынның қажетті жану тереңдігін сақтаған кезде твэл қабығының радиациялық зақымдануын азайтады деп болжанады. Бұл шешім бірнеше елдерде негізделген, бірақ іс жүзінде оны алғаш рет БН-1200 реакторында қолдануға болады. Сібір химиялық комбинатында (ТВЭЛ-ге кіреді) жасалған екі типтегі жинақтарды 2025 жылы БН-600 белсенді аймағына жүктеу жоспарлануда.
Реакторлық және реактордан кейінгі сынақтардың арқасында ғалымдар жаңа типтегі твэлдерде жүретін процестерді зерттей алады және әлемдегі алғашқы жылдам нейтрондағы сериялық реактор – БН-1200 реакторында жұмыс істеуге отын лицензиялай алады. Онда МОКС-, сондай-ақ СНУП-отынды да қолдануға болады деп болжануда. Белоярск АЭС алаңында БН-1200 блогының құрылысын бастау 2027 жылға жоспарланған.
Теңгерімді ядролық отын циклі – бұл сәулеленген ядролық отынды тиімді қайта өңдеуге және қайта өңдеу өнімдерімен ұтымды жұмыс істеуді қамтамасыз етуге мүмкіндік беретін ядролық отын циклінің тұйықталу технологияларына негізделген Росатом өнімі.
