В июле вышли три новости о различных усовершенствованиях в топливе и ядерном топливном цикле, которые нацелены на улучшение экономических показателей выработки электроэнергии на АЭС российского дизайна и на замыкание ядерного топливного цикла.
С минорными актинидами
Главная новость — впервые в реактор на быстрых нейтронах БН-800 (установлен на энергоблоке № 4 Белоярской АЭС) были загружены три тепловыделяющие сборки, в топливную композицию которых были добавлены минорные актиниды. Это наиболее радиотоксичные, выделяющие много тепла и имеющие длинный период полураспада элементы в облученном ядерном топливе (ОЯТ).
Основа топливной композиции трех экспериментальных ТВС — МОКС, смесь оксидов урана и плутония. На МОКС-топливе, напомним, БН-800 работает с сентября 2022 года. Главная особенность сборок — добавка америция-241 и нептуния-237. В конце 2023 года на Горно-химическом комбинате (входит в ТВЭЛ, топливный дивизион Росатома) ТВС были изготовлены и прошли приемку. Их опытно-промышленная эксплуатация разделена на три микрокампании, в сумме — около полутора лет. Цель микрокампании — на практике подтвердить возможность ликвидировать минорные актиниды в промышленных масштабах.
Если такая возможность подтвердится, то радиационная активность и токсичность отработавшего ядерного топлива снизится в 2300 раз. «Изготовленное в Росатоме МОКС-топливо с минорными актинидами для промышленного реактора на быстрых нейтронах не имеет аналогов в мире и демонстрирует принципиальную технологическую возможность реализовать важнейший компонент ядерных энергетических систем IV поколения. Само по себе уранплутониевое топливо позволяет расширить сырьевую базу атомной энергетики и перерабатывать ОЯТ вместо того, чтобы его хранить, сократить объем ядерных отходов. А утилизация минорных актинидов — это возможность еще и значительно снизить уровень радиоактивности отходов, что позволит в перспективе отказаться от их сложного и дорогостоящего глубинного захоронения», — объясняет старший вице-президент по научно-технической деятельности ТВЭЛ Александр Угрюмов.
Росатом — первая в мире организация, которая в рамках проекта «Прорыв» создает необходимые компоненты системы IV поколения, необходимые для замыкания ядерного топливного цикла, — предприятия по переработке ОЯТ, по производству новых порций топлива, быстрые реакторы. Это опытно-демонстрационный энергетический комплекс с реактором БРЕСТ-ОД-300, а также новый блок с реактором БН-1200М, который будет построен на Белоярской АЭС.
Топливо в маневренном режиме
Ученые Росатома успешно провели эксперимент «Маневр-1», в течение которого исследовались параметры ядерного топлива, разработанного для эксплуатации в реакторе ВВЭР-1200 в 18-месячном топливном цикле, в режиме суточного маневрирования мощностью. Тепловыделяющие элементы с интегрированным в топливо выгорающим поглотителем и без него были загружены в исследовательский реактор МИР. Сценарий испытаний имитировал суточное маневрирование: семь часов на мощности 40 % (ночные часы), четыре часа на 100 % (утренняя нагрузка), затем столько же — на 40 % (дневной спад) и девять часов на 100 % (вечерняя нагрузка). Реакторные испытания продолжались 224 эффективных суток, за это время было выполнено 218 циклов снижения-увеличения мощности.
Результаты эксперимента подтвердили, что топливо сохраняет целостность и работоспособность в условиях многократного быстрого изменения мощности. «Это еще один шаг к обоснованию эксплуатации российских реакторов большой мощности в маневренном режиме. Наши отраслевые исследования вызывают значительный интерес со стороны зарубежных операторов АЭС российского дизайна», — отмечает Александр Угрюмов.
Маневрирование мощностью атомных энергоблоков важно для энергосистем, где высока доля атомной или возобновляемой генерации, но нет или недостаточно газовых или гидростанций, которые традиционно используются при изменениях нагрузки в энергосистеме.
На 18 месяцев с первого дня
ТВЭЛ начал выполнение контракта на поставку ядерного топлива на третий и четвертый блоки АЭС «Куданкулам» в Индии. Это топливо рассчитано на 18-месячную эксплуатацию с первой загрузки.
Ранее в реакторы ВВЭР-1000, которые устанавливаются на энергоблоках «Куданкулама», загружалось топливо, работающее в 12-месячном цикле. Но с 2022 года на первые два блока ТВЭЛ поставляется топливо ТВС-2М. У него жесткая конструкция с антидебризным фильтром нового поколения, больше масса урана. Благодаря большей надежности и ураноемкости блоки перешли на 18-месячный цикл эксплуатации. Это снизило число дней в простое и тем самым повысило выработку и экономические показатели блока.
«Блоки второй очереди АЭС «Куданкулам» с реакторами ВВЭР-1000 станут первыми в истории, которые будут запущены сразу в 18-месячном топливном цикле. Это результат нашего успешного сотрудничества последних лет. На действующих энергоблоках «Куданкулама» были отработаны решения, ранее внедренные на аналогичных энергоблоках в России и Китае. Росатом не только поставляет ядерное топливо, но и оказывает инжиниринговые услуги, улучшая экономику энергоблоков за счет новых решений для топливного цикла», — говорит президент ТВЭЛ Наталья Никипелова.
