俄罗斯国家原子能公司的燃料部门（TVEL）不断改进燃料：提升其安全性，并为创建闭式核燃料循环（CNFC）和最大限度利用铀的能源潜力进行研发。以下介绍该领域的最新成果。

在罗斯托夫核电站 2 号机组，容错核燃料的最后一个试验性工业运行周期已经完成。”容错”意味着在异常情况下具有更强的耐受性。燃料组件于 2021 年装入 VVER-1000 反应堆，并完成了完整的运行周期 —— 三个为期 18 个月的燃料循环。三组 TVS-2M 结构的组合式燃料组件参与了试验性工业运行，每组包含 12 根燃料棒。其中六根使用了 42KhNM 铬镍合金，其余的包壳则由带有铬涂层的锆合金制成。新型材料将在异常情况下完全消除或延缓反应堆堆芯中锆蒸汽反应的发展。

“综合考虑所有因素：经济性、技术性、监管和程序 —— 工业化应用的最佳方案是在传统锆合金包壳上涂覆铬涂层。容错燃料研发计划还给我们带来了另一个对闭式核燃料循环至关重要的成果。铬涂层表面的特性使得在 VVER 反应堆核燃料制造过程中可以省去一些人工操作。无人化制造是利用再生铀和钚工业化生产燃料的必要条件，” TVEL 高级副总裁（科技）亚历山大·乌格留莫夫（Alexander Ugryumov）解释道。

铀钚混合（REMIX）燃料

在巴拉科沃核电站 1 号机组，基于 REMIX 燃料的燃料组件第三个为期 18 个月的试验性工业运行周期已经完成。REMIX 燃料使用的是从 VVER 反应堆乏核燃料中获取的再生铀和钚的混合物。REMIX 燃料计划用于轻水热中子反应堆，从而将这些反应堆纳入闭式核燃料循环（CNFC）。

六个全部采用创新型燃料棒的燃料组件于 2021 年底装入 VVER-1000 反应堆。运行期间未发现偏差，中子物理和寿命特性均在设计值范围内。这六个组件中的最后三个于 2026年3月 从堆芯卸出。它们与带有”容错”包壳的组件一样，经历了三个为期18个月的燃料循环。从反应堆堆芯卸出后，辐照过的燃料组件被放入冷却池中。池中已有三个在 2024 年第二个燃料循环完成后卸出的组件。冷却后的组件将被运往季米特洛夫格勒的科学研究所进行堆后检查。

“算上实验性燃料棒以及随后的完整燃料组件的运行，我们已积累了近10年在大功率商业反应堆中辐照 REMIX 燃料的经验。在完成辐照燃料棒的堆后检查后，我们将能够对铀钚燃料进行鉴定，并在世界上首次向市场推出用于 VVER 反应堆的铀钚燃料。下一步将是向 VVER 反应堆中装入含有贫化铀和最高 5% 钚的铀钚燃料组件。因此，我们正在平衡核燃料循环的概念框架下，创建从再生铀到各种铀钚成分的完整产品线和解决方案，” 亚历山大·乌格留莫夫评论道。

混合氮化物铀钚（MNUP）燃料

燃料部门的科学家们开发了一种工业化获取氮-15 同位素的方法，用于生产下一代混合氮化物铀钚（MNUP）燃料。该燃料计划在”突破”（Proryv）项目中用于 BREST-OD-300 快中子反应堆。

由于氮-15 几乎不吸收中子，堆芯中的中子将更多。因此，使用氮-15 在理论上可以减少装入反应堆的燃料材料量。此外，由于氮-15 的使用，不希望产生的碳-14 的生成量也将减少。所有这些都将改善反应堆的经济性和运行特性。

为在博奇瓦尔无机材料研究所（VNIINM）的双相气液系统中获取氮-15，建造了一个放大的实验台架，测试并优化了获取高纯度同位素的工艺参数，并生产了首批产品。

“我们对快堆燃料的研究同时涵盖了前沿燃料和结构材料、铀钚燃料制造技术以及其后处理解决方案。所有这些研发都旨在实现可持续发展范式下的能源和环境安全，在最大限度减少放射性废物和乏燃料的同时，最大限度地扩大核电站的原料基础，” 亚历山大·乌格留莫夫总结道。