Rosatom’un yakıt bölümü TVEL, yeni yakıt türleri geliştirme, bu yakıt türlerinin güvenliğini iyileştirme ve müşterilere sunma konusunda büyük ilerleme kaydetti. Yeni yakıtlar daha güvenli ve daha uygun maliyetli olmalarının yanı sıra doğal uranyumda bulunan enerjinin kullanımını en üst düzeye çıkararak ve tüketilmiş nükleer yakıt miktarını azaltarak nükleer yakıt çevriminin kapanmasına katkıda bulunur.
Güvenlik teyit edildi
Rosatom’un Balakovo Nükleer Güç Santrali (NGS) 1. Gün Ünitesi”nde REMIX yakıt demetlerinin 18 aylık üçüncü ve son işletme testleri başladı.
Rus nükleer mühendislerinin hafif su reaktörleri için tasarladığı REMIX yakıtı, zenginleştirilmiş uranyum eklenmiş yeniden işlenmiş uranyum ve plütonyumun karışımıdır. Bu yakıttaki plütonyum oranı %5’in altındadır. Nötron spektrumu sıradan uranyum yakıtına benzerdir, bu nedenle yeni yakıtın reaktör içindeki reaksiyonu ve üretilen plütonyum miktarı geleneksel muadilinden çok farklı değildir. Bu özellikler, tesisin güvenlik sistemlerinde kapsamlı değişiklikler yapılmadan REMIX yakıtının kullanılmasını mümkün kılar.
İlk test turu sırasında, 2021 yılının sonunda Balakovo NGS 1. Güç Ünitesi’ndeki VVER-1000 reaktörüne altı REMIX yakıt demeti yüklendi. Üç test turunun her biri, 18 aylık tipik yakıt ikmal aralığına eşittir. Tamamlanan iki turun ardından, sıcak hücredeki test düzeneklerinin yakıt peletleri ve yapısal unsurlarının dikkatli bir incelemesi yapıldı. Daha fazla operasyon için hiçbir engel tespit edilmedi.
Üçüncü tur, 2026 yılının ilk yarısında tamamlanacak. Planlanan bakım sırasında, test düzenekleri önce kullanılmış yakıt havuzuna yerleştirilecek ve daha sonra ışınlama sonrası incelemeye gönderilecek. TVEL’de Araştırma ve Geliştirme Kıdemli Başkan Yardımcısı Alexander Ugryumov, “REMIX test programı ve ışınlama sonrası çalışmalar tamamlandıktan sonra, Rosatom Dengeli Yakıt Çevrimi konseptimizden yeni bir ürünü güvenle sunmak için yeterli bilimsel kanıta sahip olacak” dedi. TVEL, bir sonraki adımda büyük reaktörlerden birini kademeli olarak REMIX yakıtına dönüştürmeyi planlıyor.
Zenginleştirme devam edecek
Erbiyum katkılı uranyum yakıtı içeren 12 yakıt çubuğundan oluşan deneysel bir düzenek, Rosatom’un Ar-Ge Bölümü’nün bir parçası olan Atom Reaktörleri Araştırma Enstitüsü’nde (RIAR) kurulan araştırma reaktörü MIR.M1’e yüklendi. Her yakıt çubuğundaki uranyum yaklaşık %5 oranında zenginleştirilmiştir.
Deneysel yakıt demetinin ışınlanması, uranyum zenginleştirmesini kademeli olarak %5’in üzerine çıkarmayı amaçlayan test programının ilk bölümünü oluşturuyor. Alexander Ugryumov, “Şimdiye kadar, reaktör performansı yakıt demetlerinin yeni tasarımları ve modifikasyonlarının uygulanmasıyla iyileştirildi. Yeniliklerin çoğu, yakıt çubuğundaki zenginleştirilmiş uranyumun fiziksel hacmini artırarak nihayetinde tek bir yakıt demetinden daha fazla güç elde etmekten oluşuyordu. Şimdi, santral ekonomisini daha da iyileştirmenin anahtarı, büyük termal reaktörler için %5 uranyum zenginleştirme eşiğini geçmekte yatıyor gibi görünüyor. Günümüzde VVER reaktörlerinin 163 yakıt demetine sahip olduğu ve her birinin 500 kg’dan fazla uranyum içerdiği gerçeği dikkate alındığında, zenginleştirmeyi %1 kadar az bir oranda artırmanın etkisi çok önemli olacaktır” dedi.
TVEL araştırmacılarının tahminlerine göre, uranyumun %5’in üzerinde zenginleştirilmesiyle birlikte nötron emici olarak geleneksel gadolinyum yerine erbiyum kullanılması, 12 ve 18 aylık yakıt ikmal aralıklarından 24 aylık aralıklara geçilmesini mümkün kılacak. Daha az yakıt ikmal kesintisi, elektrik üretimini ve dolayısıyla bir nükleer enerji santralinin gelirini ve genel ekonomisini artıracaktır.
Test programı dört bir yıllık ışınlama turu öngörüyor. Testlerin sonuçları, VVER reaktörlerine uranyum-erbiyum yakıt üretimi için ticari teknoloji geliştirmeye yardımcı olacak ve Rus tasarımı nükleer enerji santrallerinde kullanımı için bir güvenlik durumu oluşturacak.
Hızlı reaktörler için yakıt
Rosatom araştırmacıları, IV. Nesil hızlı nötron reaktörlerinde iki çekirdek modifikasyonunun uygulanabilirliği için bilimsel kanıt elde etmede önemli sonuçlara ulaştı. Beloyarsk Nükleer Santrali’ndeki BN-600 hızlı reaktöründe test edilmek üzere karışık uranyum-plütonyum nitrür (MUPN) yakıtlı bir OS-4 düzeneği üretildi. Bu düzeneğin ışınlanmasının, artan yakıt yanma tahminlerini teyit etmesi bekleniyor. Düzeneğin tasarımı, testlerin güvenliğini sağlayan çözümleri içeriyor.
Ayrıca eksenel olarak araya yerleştirilmiş karışık oksit (MOX) yakıt içeren üç deneysel BN-1200 boyutunda KTEVS-MAK düzeneği üretildi. Yakıt çubukları üretken madde parçacıkları (seyreltilmiş uranyum) içerir. Reaktörün içinde, bu parçacıklar birlikte reaktör çekirdeğini ayıran yatay bir tabaka oluşturacaktır. Böyle bir çekirdek yapısının, gerekli yakıt yanma derinliğini korurken yakıt kaplamasındaki radyasyon hasarını azalttığı varsayılıyor. Bu çözümün uygulanabilirliğine dair kanıtlar birkaç ülkede elde edildi, ancak Rusya bunu BN-1200 hızlı nötron reaktöründe uygulayan ilk ülke olabilir.
İki tip yakıt demeti TVEL’in Sibirya Kimya Fabrikası’nda üretildi ve 2025 yılında, BN-600 reaktör çekirdeğine test yüklenmesi planlanıyor.
Reaktör içi testler ve ışınlama sonrası analizler, araştırmacıların yeni tip yakıt çubuklarında meydana gelen süreçleri incelemelerine ve bunları dünyanın en büyük ticari hızlı nötron reaktörü BN-1200 reaktörü için lisanslamalarına yardımcı olacak. Reaktörde hem MOX hem de SNUP yakıtlarının kullanılabileceği varsayılıyor. BN-1200 ünitesinin inşasına, Beloyarsk NGS’de 2027 yılında başlanması planlanıyor.
Dengeli Nükleer Yakıt Çevrimi, Rosatom’un, tüketilmiş nükleer yakıtın etkili bir şekilde yeniden işlenmesini ve kullanılmasını sağlayan kapalı nükleer yakıt çevrimi teknolojilerini içeren ürünüdür.
