Топливо для реакторов

Топливо для реакторов

Конструктивной основой ядерного топлива современных энергетических реакторов является тепловыделяющий элемент (твэл).

Это герметичная металлическая трубка, в которой размещается делящийся, или расщепляющийся материал (чаще всего — спеченный диоксид урана) в виде цилиндрических таблеток.

 

Тепловыделяющий элемент: каждому реактору — свой твэл

Твэлы конструкционно объединяются в тепловыделяющие сборки (ТВС). Для придания жёсткости конструкции и проведения операций по загрузке и замене топлива ТВС снабжена дополнительными элементами (дистанцирующие решетки, хвостовик, головка). Масса каждой ТВС основного российского энергетического реактора ВВЭР-1000 составляет около 760 кг.

Конструкция и размеры твэлов для реакторов разных типов различаются. Например, твэлы для ВВЭР-1000 имеют длину более 3,5 м при диаметре 9,1 мм. Их оболочка выполнена из циркалоя (цирконий-ниобиевого сплава), а расщепляющийся материал представляет собой таблетки спеченного диоксида урана с обогащением 1,6–5% и массой урана около 1,6 кг на 1 твэл. Штатное количество твэлов в одной ТВС для этого типа реактора — 312.

Общая загрузка активной зоны для реактора ВВЭР-1000 составляет 163 ТВС (примерно 80 тонн топливного диоксида урана).

Необходимым свойством ТВС является их унификация для данного типа реактора, т.е. возможность их загрузки в активную зону, планового перемещения по её объёму, удаления оттуда по мере выгорания и замены на свежее топливо без изменения конструктивных параметров активной зоны.

 

Чем занимаются российские разработчики ядерного топлива

Разработками ядерного топлива в России занимается Топливная компания «ТВЭЛ», и таких разработок очень много.

Из них можно отметить:

  • разработка топлива для ПАТЭС «Академик Ломоносов» (см. вопрос №96), отвечающего требованиям МАГАТЭ по нераспространению ядерного оружия и использующее, в соответствие с ними, уран с обогащением по урану-235 не выше 20%;
  • обоснование и подготовка к массовому выпуску топлива для реакторов ВВЭР-ТОИ (см. вопрос 34), обеспечивающего возможность работы в более жёстких, по сравнению с прошлыми модификациями топлива для реакторов ВВЭР-1000, условиях (давление, температура и т.д.), а также работы в гибких топливных циклах с возможностью суточного маневрирования в диапазоне 100-75-100% номинальной мощности;
  • работы по созданию топлива западного дизайна «ТВС- КВАДРАТ» для реакторов PWR 17х17;
  • экспериментальные исследования и анализ опытной эксплуатации смесевого топлива по технологиям РЕМИКС, МОКС, СНУП;
  • разработка новых типов топлива (так называемого «толерантного») для водо-водяных реакторов, обладающих повышенной устойчивостью при возникновении аварии типа фукусимской: перегрев твэлов при выкипании теплоносителя с последующим взрывным протеканием реакции водяных паров с основным конструкционным материалом твэлов — цирконием («паро-циркониевая реакция»). В силу распространённости в мире таких реакторов эти работы становятся всё более и более актуальными.

Объём экспортной выручки от продаж продукции «ТВЭЛ» превышает 1,6 млрд долларов в год, при этом портфель зарубежных заказов на 10 лет превысил 10 млрд долларов США.

Деятельность АО «ТВЭЛ» не ограничивается чисто производственными рамками фабрикации ядерного топлива. В её контур входят крупнейшие научно-исследовательские организации, разработки которых обеспечивают всемирно признанный уровень продукции: по технической новизне, экономическим показателям и степени безопасности.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить