Em julho, foram publicadas três notícias sobre várias modernizações do combustível e do ciclo do combustível nuclear, com o objetivo de melhorar a economia da geração de energia das usinas nucleares projetadas pela Rússia e fechar o ciclo do combustível nuclear.
Adição de actinídeos menores
A principal notícia é que, pela primeira vez, três elementos de combustível foram carregados no reator de nêutrons rápidos BN-800 (instalado na Unidade de Energia 4 da Usina Nuclear de Beloyarsk), com a adição de actinídeos menores à composição do combustível. Esses são os elementos mais radiotóxicos do combustível nuclear usado (SNF), que geram muito calor e têm meia-vida longa.
A base da composição do combustível dos três conjuntos de combustível experimentais é a MOX, uma mistura de óxidos de urânio e plutônio. Vale lembrar que o BN-800 está operando com combustível MOX desde setembro de 2022. A principal característica dos conjuntos é a adição de amerício-241 e neptúnio-237. No final de 2023, na Planta de Mineração e Química (que faz parte da TVEL, Divisão de Combustíveis da Rosatom), esses conjuntos de combustível foram fabricados e aprovados. Sua operação industrial piloto é dividida em três microestágios, com duração total de cerca de um ano e meio. Seu objetivo é confirmar na prática a possibilidade de eliminação de actinídeos menores em escala industrial.
Se essa possibilidade for confirmada, a atividade radioativa e a toxicidade do combustível nuclear usado serão reduzidas em 2.300 vezes. “O combustível MOX com actinídeos menores produzido na Rosatom para um reator industrial de nêutrons rápidos não tem análogos no mundo e demonstra a capacidade tecnológica fundamental para implementar o componente mais importante dos sistemas de energia nuclear da Geração IV. O próprio combustível de urânio-plutônio possibilita a expansão da base de matéria-prima da energia nuclear e a reciclagem do combustível usado em vez de seu armazenamento, reduzindo o volume de resíduos nucleares. E o uso de actinídeos menores também é uma oportunidade de reduzir significativamente o nível de radioatividade nos resíduos, o que possibilitará, no futuro, abandonar seus complexos e caros processos de enterramento profundo”, explica Alexander Ugryumov, Vice-Presidente Sênior de Atividades Científicas e Técnicas da TVEL.
A Rosatom é a primeira organização do mundo que, no âmbito do projeto Breakthrough, está criando os componentes necessários do sistema de Geração IV para fechar o ciclo do combustível nuclear – empreendimentos para reprocessamento de combustível irradiado, produção de novo combustível, reatores rápidos, etc. Esse é um complexo de energia de demonstração experimental com o reator BREST-OD-300, bem como uma nova unidade com o reator BN-1200M, que será construído na usina nuclear de Beloyarsk.
Combustível no modo de manobra
Os cientistas da Rosatom realizaram com sucesso o experimento “Manoeuvre-1” (Manobra-1), durante o qual estudaram os parâmetros do combustível nuclear projetado para operar no reator VVER-1200 durante um ciclo de combustível de 18 meses no modo de manobra de energia diária. No reator de pesquisa MIR, foram carregados conjuntos de combustível com e sem um absorvedor de combustão integrado ao combustível. O cenário de teste simulou manobras diárias: sete horas a 40% da potência (hora noturna), quatro horas a 100% (carga matinal), depois a mesma quantidade a 40% (queda diurna) e nove horas a 100% (carga noturna). Os testes do reator duraram 224 dias efetivos, durante os quais foram concluídos 218 ciclos de redução e aumento de potência.
Os resultados do experimento confirmaram que o combustível mantém sua integridade e desempenho sob condições de múltiplas mudanças rápidas de potência. “Esse é mais um passo para corroborar a operação dos reatores russos de alta potência no modo de manobra. Nossa pesquisa industrial é de grande interesse para operadores estrangeiros de usinas nucleares projetadas na Rússia”, afirma Alexander Ugryumov.
Manobrar a potência das unidades de energia nuclear é importante para os sistemas de energia em que a proporção de geração nuclear ou renovável é alta, mas usinas a gás ou usinas hidrelétricas não existem ou são insuficientes, que são tradicionalmente usadas quando a carga no sistema de energia muda.
Durante 18 meses a partir do primeiro dia
A TVEL começou a cumprir um contrato de fornecimento de combustível nuclear para as Unidades 3 e 4 da usina nuclear de Kudankulam, na Índia. Esse combustível foi projetado para 18 meses de operação a partir da primeira carga.
Anteriormente, os reatores VVER-1000, instalados nas unidades de energia de Kudankulam, eram carregados com combustível e operavam em um ciclo de 12 meses. Porém, a partir de 2022, a TVEL fornecerá combustível TVS-2M para as duas primeiras unidades. Ele tem um design rígido com filtro antidetritos de nova geração e maior massa de urânio. Devido à maior confiabilidade e capacidade de urânio, as unidades passaram a ter um ciclo operacional de 18 meses, o que reduziu o número de dias de inatividade e, portanto, aumentou a produção e o desempenho econômico da unidade.
“As unidades de segundo estágio da usina nuclear de Kudankulam com reatores VVER-1000 serão as primeiras da história a serem lançadas imediatamente em um ciclo de combustível de 18 meses. Esse é o resultado de nossa cooperação bem-sucedida nos últimos anos. Foram testadas soluções nas unidades de energia existentes em Kudankulam, que já foram implementadas em unidades de energia semelhantes na Rússia e na China. A Rosatom não apenas fornece combustível nuclear, mas também presta serviços de engenharia, melhorando a economia das unidades de energia por meio de novas soluções para o ciclo do combustível”, afirma a presidente da TVEL, Natalia Nikipelova.
