Temmuz ayında, Rus tasarımı nükleer güç santrallerinde enerji üretiminin daha ekonomik hale getirilmesini ve nükleer yakıt döngüsünün kapatılmasını amaçlayan bir dizi nükleer yakıt ve yakıt döngüsü iyileştirmesi ile ilgili üç haber yayımlandı.
Minör aktinitli yakıt
Yakıt bileşimine minör aktinitlerin eklendiği üç yakıt demetinin ilk kez Beloyarsk Nükleer Santrali’nin 4’üncü Ünitesi’nde kurulu olan BN-800 hızlı nötron reaktörüne yüklenmesi en önemli haber olarak öne çıkıyor. Minör aktinitler ışınlanmış nükleer yakıtta bulunan en fazla ısı yayan ve en uzun yarı ömre sahip, en radyotoksik elementler olma özelliği taşıyor.
Üç deneysel yakıt demetinin yakıt bileşimi, karışık uranyum ve plütonyum oksit (MOX) yakıtından oluşuyor. BN-800 Eylül 2022’den bu yana MOX yakıtı ile faaliyet gösteriyor. Amerikyum-241 ve neptünyum-237 elementlerinin eklenmesi yeni demetleri farklı kılıyor. Bu elementler 2023’ün sonlarında Rosatom’un yakıt bölümü TVEL’in bir parçası olan Maden ve Kimya Fabrikası’nda üretildi ve fabrika kabul testlerinden geçti. Pilot uygulamaları, toplamda yaklaşık bir buçuk yıl süren üç mikro uygulamaya ayrıldı. Uygulamalarda minör aktinitlerin endüstriyel ölçekte yakılabileceğinin pratikte kanıtlanması hedefleniyor.
Bu olasılık kanıtlanırsa, kullanılmış nükleer yakıtın radyasyon aktivitesi ve toksisitesi 2 bin 300 kat azalacak. TVEL Araştırma ve Geliştirmeden Sorumlu Kıdemli Başkan Yardımcısı Alexander Ugryumov konuya ilişkin olarak şunları söyledi: “Rosatom’un ticari hızlı reaktörler için minör aktinitlere sahip MOX yakıtının dünyada eşi benzeri bulunmuyor ve bu yakıt, 4’üncü Nesil nükleer güç sistemleri için kritik öneme sahip ancak eksik olan bir halkayı oluşturmanın temelde teknolojik bakımdan olası olduğunu gösteriyor. Tek başına uranyum ve plütonyum yakıtı, kullanılmış nükleer yakıtı depolamak yerine yeniden işleyerek taze yakıta dönüştürmeyi mümkün kılıyor ve böylece nükleer atıkların azalması sağlanıyor. Buna karşılık, minör aktinitlerin yakılması, bu tür atıkların radyoaktivitesini önemli ölçüde azaltabiliyor. Bu da ilerde söz konusu atıkların derin jeolojik depolarda karmaşık ve pahalı bir şekilde izole edilmesinden vazgeçmemizi sağlayacak.”
Rosatom, nükleer yakıt döngüsünü kapatmak için gereken bağlantılar konusunda çalışan dünyadaki ilk kuruluş olma özelliği taşıyor. Bu çalışma, hızlı nötron reaktörleri ve ışınlanmış yakıtı taze yakıta dönüştürmek için yeniden işleme tesislerini içeren ve 4’üncü Nesil güç sistemlerinin geliştirilmesini amaçlayan Proryv (Atılım) Projesi kapsamında yürütülüyor. Tesisler arasında BREST-OD-300 reaktörlü bir örnek güç üretim tesisi ve Beloyarsk Nükleer Güç Santrali’nde kurulacak BN-1200M reaktöre sahip yeni bir güç ünitesi bulunuyor.
Yük takip modunda yakıt
Rosatom’dan araştırmacılar, gün içi yük takip modunda VVER-1200 tipi reaktörlerde 18 aylık çalışma için tasarlanan nükleer yakıt parametrelerini incelemek üzere başarılı bir deneye imza attılar. Hem yanabilir emici entegre edilmiş hem de edilmemiş deneysel yakıt elemanları MIR araştırma reaktörüne yüklendi. Test senaryosu %40 güçte yedi saat (gece saatleri), %100’de dört saat (sabah yükü), %40’ta bir dört saat daha (gündüz düşüşü) ve ardından %100’de dokuz saat (akşam yükü) olmak üzere gün içi yük takibini simüle etti. Reaktör içindeki testler 224 geçerli gün sürdü ve 218 güç yükselme ve alçalma döngüsü tamamlandı.
Deney, yeni yakıtın, tekrarlanan ve hızlı güç değişimleri altında bütünlüğünü ve performansını koruduğunu doğruladı. TVEL Araştırma ve Geliştirmeden Sorumlu Kıdemli Başkan Yardımcısı Alexander Ugryumov, “Bu, Rus tasarımı yüksek güçlü reaktörlerin yük takip modunda çalıştırılmasının fizibilitesini göstermeye yönelik bir başka adımı teşkil ediyor. Araştırmamız yurtdışındaki Rus yapımı nükleer santral işletmecilerinin oldukça ilgisini çekiyor” diye konuştu.
Nükleer reaktörlerin yük takip modunda çalıştırılması, nükleer veya yenilenebilir kapasitenin payının yüksek olduğu ancak genellikle güç sistemindeki yük değişikliklerini karşılamak için kullanılan gaz yakıtlı veya hidroelektrik santrallerinin payının olmadığı veya düşük olduğu güç sistemlerinde önem teşkil ediyor.
Birinci günden itibaren 18 ay
TVEL, Kudankulam NGS’nin 3’üncü ve 4’üncü üniteleri için nükleer yakıt tedarikine ilişkin sözleşme uyarınca yakıt teslimine devam etti. Bu yakıt ilk yüklemeden itibaren 18 aylık işletim için tasarlandı.
Daha önce Kudankulam’da kurulu olan VVER-1000 tipi reaktörler 12 aylık bir yakıt ikmali döngüsüyle çalışıyordu. TVEL, 2022 yılından bu yana ilk iki ünite için TVS-2M yakıt demetleri tedarik ediyor. Bu yakıt demetleri sağlam bir yapıya, yeni nesil kalıntı önleyici filtreye ve daha yüksek uranyum kütlesine sahip. Daha yüksek güvenilirlikleri ve uranyum içerikleri sayesinde bu reaktörler 18 aylık çalışma döngüsüne geçirildi. Bu sayede reaktörlerin çalışmadığı gün sayısı azaldı, dolayısıyla üretim arttı ve maliyet azaldı.
TVEL Yakıt Şirketi’nin Başkanı Natalia Nikipelova konuyla ilgili olarak şunları belirtti: “Şu anda Rosatom tarafından inşa edilmekte olan Kudankulam NGS’nin 3’üncü ve 4’üncü üniteleri, başlangıçtan itibaren 18 aylık bir yakıt ikmali döngüsüyle çalıştırılacak ilk VVER-1000 reaktörleri olacak. Bu, daha önce Rusya ve Çin’deki benzer reaktörlerde uygulanan verimli çözümlerin Kudankulam’ın faaliyet gösteren güç ünitelerinde de uygulanmaya başlanmasıyla son yıllardaki başarılı iş birliğimizin bir kanıtı. Rosatom, NGS’nin tüm hizmet ömrü boyunca nükleer yakıt tedarik etmekle kalmayıp mühendislik hizmetleri de sunarak yakıt ve yakıt döngüsüne yönelik yeni çözümlerle güç ünitelerinin verimliliğini arttırıyor.”
