在中国举办的国际核能产业创新博览会上，俄罗斯国家原子能公司展示了其在“TVS-Kvadrat”燃料研发领域的成就。下文将介绍这家俄罗斯国有企业为传统和创新型反应堆所研发和生产的燃料。

第四届中国核能高质量发展大会暨深圳国际核能产业创新博览会于11月中旬在深圳举行。本次活动汇集了100多家核工业领域的龙头企业和学术界代表。俄罗斯国家原子能公司展台的中心展品是一个互动式展柱，展示了俄罗斯为西方设计的反应堆开发的“TVS-Kvadrat”核燃料。展区的一个独立部分专门介绍了俄中在核能、核医学和物流领域合作75年的历史。以中国能源研究会理事长石玉波为首的展会组织方代表团参观了俄罗斯国家原子能公司的展台。

选择燃料组件模型作为展会的关键展品并非偶然。俄罗斯国家原子能公司是全球铀浓缩和核燃料生产的领导者之一。在其内部，负责此项业务的是TVEL燃料公司：该公司的业务范围包括铀产品浓缩、燃料组件及其配件的制造，以及燃料运行的设计、许可和科技支持服务。

为压水堆及更多堆型服务

TVEL公司为所有类型的俄罗斯设计的动力反应堆生产核燃料，包括VVER-440、VVER-1000、第三代+ VVER-1200、RBMK、EGP-6、BN-600和BN-800，完全保障了俄罗斯及多个国外核电站的运行。俄罗斯国家原子能公司的燃料公司占据了全球核燃料市场17%的份额。

例如，TVEL的工厂为俄罗斯核工业的旗舰产品VVER-1200生产燃料。该燃料的特点是燃料棒的铀含量更高。这种燃料支持在不同时长的灵活燃料循环中运行，并具备日负荷跟踪能力，使机组运行更具经济效益。

“TVS-Kvadrat”（TVSK）是为方形截面压水堆（PWR）设计的一系列燃料组件，并可适用于其他尺寸的燃料组件。该燃料的设计采用了两种俄罗斯锆合金系列——用于格架和燃料棒包壳的E110合金，以及用于燃料组件导向管的E635合金。这两种材料的结合确保了反应堆在不同水化学工况下的长期运行，具有高可靠性和耐腐蚀性，且氧化膜生成最少。

TVSK的设计基础是已在VVER型反应堆燃料中成功验证的最佳解决方案。TVSK是完全独立的设计，不受第三方国家的知识产权限制。

燃料创新

TVEL公司还在开发创新型核燃料。例如，“容错”燃料ATF（事故容错燃料）：它属于新一代安全燃料，在反应堆堆芯冷却水中断的情况下能耐受过热。其核心理念是排除锆蒸汽反应，这种反应在燃料棒锆包壳温度升高并破损时发生。TVEL公司正在为VVER和西方设计的反应堆开发容错燃料。

去年，在罗斯托夫核电站2号机组，容错燃料棒开始了第三个运行周期。这样，带有实验性燃料棒的组件将完成俄罗斯VVER-1000反应堆核燃料的标准运行周期 —— 三个为期18个月的燃料循环。

TVEL的另一项创新研发是用于VVER的REMIX燃料，它是从后处理乏核燃料（SNF）时产生的未分离的再生铀和钚的混合物中获得的。在该混合物中加入少量浓缩铀。这样不仅可以重复利用乏燃料中含有的钚，还可以利用未燃尽的铀-235。使用REMIX燃料将有助于减少燃料循环中天然铀的消耗。去年年底，在巴拉科沃核电站1号机组，装有REMIX燃料的燃料组件开始了第三个为期18个月的试验性工业运行周期。

MOX燃料也由乏燃料制成，但其基础是在动力堆中产生的钚的氧化物和贫化铀的氧化物。这向闭式核燃料循环迈近了一步，减少了核废料的产生量，并通过核燃料的多次循环利用扩大了核能的原料基础。MOX燃料的批量生产已经建立。

这种燃料主要计划用于“快”堆。三年前，别洛雅尔斯克核电站4号机组的BN-800反应堆已完全转换为使用MOX燃料。然而，这种燃料也有可能用于新一代压水堆。今年三月，俄罗斯国家原子能公司开始了对使用MOX燃料的VVER-S反应堆中子物理特性的研究。

此外，TVEL的工厂还为所有俄罗斯及部分国外的研究堆生产核燃料。TVEL还为俄罗斯的破冰船队和世界上首座浮动核电站“罗蒙诺索夫院士”号提供核燃料。

着眼未来

俄罗斯国家原子能公司的科学家们还在为全新类型的反应堆开发燃料。其中之一是高温气冷堆（HTGR）。这是核能技术站（AETS）的关键组成部分，旨在为工业企业提供高温热能，包括通过蒸汽-氧气转化甲烷法生产氨和含氢产品。最近，在俄罗斯国家原子能公司的一家企业，已建成了一条用于生产HTGR燃料的试验性工业生产线。这种燃料的基础是能够在极端高温条件下工作的微型燃料球和燃料压块。