Ядерное топливо и его постоянное совершенствование

Ядерное топливо и его постоянное совершенствование

 

 

Сегодня на российском ядерном топливе работает каждый шестой энергетический реактор в мире.

Топливная компания Росатома «ТВЭЛ» входит в тройку мировых лидеров по производству ядерного топлива. Она разрабатывает, изготавливает и поставляет ядерное топливо на российские и зарубежные атомные станции с реакторами типа ВВЭР-440, ВВЭР-1000/1200, БН-600, БН-800, РБМК-1000, реакторы западного дизайна PWR, исследовательские реакторы, судовые атомные реакторные установки. Доля Топливной компании на рынке фабрикации составляет более 16%. На ядерном топливе марки «ТВЭЛ» работают АЭС 15 стран мира. Предприятия дивизиона обеспечивают производства более трети мирового объема обогащенного уранового продукта.

Флагманские продукты ТВЭЛа – это топливо для ВВЭР-1000. Для этого парка реакторов сейчас актуально внедрение топлива 4-го поколения. Реакторы, которые исторически работали на топливе конструкции ТВСА, успешно внедряют ТВСА–12 – такие примеры есть в России и Болгарии, а также ТВСА-Т.mod.2 в Чехии. Есть новое решение и для тех установок, которые сейчас используют топливо ТВС-2М, - это ТВС–4.

Например, в Болгарии внедрение на шестом блоке АЭС «Козлодуй» топлива ТВСА-12 позволило повысить мощность энергоблока до 104% от номинальной,

Залог конкурентосособности на мировом рынке - постоянное совершенствование продукции и предложение новых более эффективных технологий. Для этого компания ежегодно вкладывает в НИОКР и совершенствует топливо для всех типов реакторов, находящихся в эксплуатации. За счет использования усовершенствованного топлива реакторы ВВЭР-440, построенные в 80-х годах ХХ века, показывают максимальную эффективность.

Ярким примером является АЭС «Пакш» в Венгрии. На этой атомной станции с 1980-х годов эксплуатируются четыре энергоблока с реакторами ВВЭР-440 российского дизайна. Сегодня это единственная АЭС в мире с такими реакторами, которая работает в увеличенном 15-месячном топливном цикле. Проект по увеличению топливного цикла с 12-месячного до 15-месячного победил в Европейском конкурсе Quality Innovation Award в номинации «Инновации крупных предприятий». Увеличение длительности топливного цикла АЭС «Пакш» способствовало повышению экономической эффективности работы электростанции при выполнении всех требований безопасности эксплуатации. В итоге проект внедрения 15-месячных топливных циклов позволил обеспечить безопасную эксплуатацию энергоблоков 1-4 АЭС «Пакш» при уменьшении количества планово-предупредительных ремонтов оборудования и сокращении сроков их проведения, что позволило повысить коэффициент использования установленной мощности электростанции.

ТВЭЛ также разработал для АЭС «Пакш» новую модификацию ТВС с увеличенной ураноемкостью и оптимизированным водно-урановым отношением по сравнению с кассетами, которые используются на в настоящее время. Это позволит повысить экономическую эффективность работы электростанции при сохранении текущих параметров топливного цикла.  Внедрение модернизированных топливных кассет второго поколения с увеличенной ураноёмкостью и оптимизированным водно-урановым отношением по сравнению с ныне эксплуатирующимися кассетами планируется также на АЭС «Ловииса» с реакторами российского дизайна ВВЭР-440. Уже в 2020 году Машиностроительный завод в Электростали начинает серийное производство новой модификации топлива для реакторов ВВЭР-440 в Венгрии и Финляндии. Кроме того, в стадии реализации находится аналогичный проект по разработке и внедрению топлива 3-го поколения ВВЭР-440 для чешской АЭС «Дукованы».

Аналогичный принцип – постоянного совершенствования топлива - заложен и в подписанных контрактах на поставки ядерного топлива в Белоруссию и Египет на весь жизненный цикл (60 лет) атомных станций, которые там будут построены.

Наряду с совершенствованием существующих модификаций ядерного топлива ведутся разработки новых видов топлива. Серьезные научные разработки топлива проводятся в области создания топлива для быстрых реакторов в рамках перехода к новой технологической платформе атомной энергетики.

На данный момент промышленное производство топлива для реакторов на быстрых нейтронах, как и сами АЭС с такими реакторами, есть только в России. Уже создано и работает серийное производство МОКС-топлива для быстрого реактора БН-800 на Белоярской АЭС - наиболее современного из действующих быстрых реакторов. Это топливо полностью производится из вторичных продуктов атомной отрасли – это обедненный уран, а также энергетический плутоний.

В российской атомной отрасли реализуется стратегический проект «Прорыв», который еще называют «Атомный проект №2». На территории Сибирского химического комбината в Томской области строится уникальный в мировом масштабе Опытно-демонстрационный энергокомплекс. Его ключевой элемент - это быстрый реактор БРЕСТ, который будет работать уже на топливе совершенно другой технологии – СНУП. Оно отличается от МОКС-топлива более высокой плотностью и теплопроводностью, что позволит повысить безопасность реактора.

Но главное, ради чего все это делается, - это замыкание ядерного топливного цикла. Что это даст: многократное расширение топливной базы атомной энергетики, позволит решить вопросы отработавшего ядерного топлива. Наконец, это позволит пустить в оборот и утилизировать те запасы обедненного урана, которые скопились за те годы, что существует атомная промышленность.

Еще один прогрессивный подход – это переход на новый ядерный топливный цикл, который в Госкорпорации «Росатом» называют «Сбалансированным». Он основан на максимально возможном рецикле топливных ядерных материалов – урана и плутония при одновременной минимизации объёма «ядерного наследия» от эксплуатации АЭС. РЕМИКС-топливо (REMIX - regenerated mixture) - инновационное топливо для реакторов ВВЭР, которое получают из неразделенной смеси регенерированного урана и плутония, которая образуется при переработке отработавшего ядерного топлива. Использование такого топлива позволит не только расширить сырьевую базу атомной энергетики за счет возможности повторного использования урана, но и внесет вклад в снижение объемов ОЯТ и РАО. В выделенную смесь добавляют небольшое количество обогащенного урана. Таким образом, повторно используется не только плутоний, содержащийся в облученном топливе, но и невыгоревший уран-235.

Самым актуальным мировым трендам в области нового поколения безопасности соответствует так называемое «толерантное» топливо. Его разработки сегодня ведут все основные игроки мирового рынка, в том числе Росатом. Одновременно толерантное топливо позволяет значительно увеличить операционную эффективность АЭС, как действующих, так и новых. Достигается этот эффект за счёт того, что более устойчивая оболочка топливных таблеток с нанесением на неё композитных покрытий – продукта нанотехнологий или с определёнными добавками в циркониевый сплав позволяет выдержать более долгий срок эксплуатации в реакторе, сократить простои на перегрузки топлива. Переход же на новый состав топливной таблетки позволяет производить больше электроэнергии на единицу потребляемого топлива. Кроме того, значительно более высокий запас устойчивости топлива к аварийным ситуациям позволит операторам АЭС, в зависимости от требований их регуляторов, отказаться от ряда дорогостоящих систем резервного обеспечения безопасности АЭС, на случай, если первый барьер – оболочка топлива не выдержит.

Другим перспективным топливом является топливо с повышенным обогащением (более 5%. Топливная компания «ТВЭЛ» вплотную подошла к практическому решению задачи об использовании его в реакторах ВВЭР-1000 и ВВЭР-1200. Уже проведены технические и экономические исследования, по результатам которых видно, что при переходе на среднее обогащение подпитки 5,45 % и 5,8-6,3 % в 18- и 24-месячных циклах соответственно удастся значительно увеличить среднее выгорание. Топливный цикл с топливом повышенного обогащения не требует изменения количества потребляемого природного урана, приводит к сокращению длительности операций загрузки свежего ядерного топлива и выгрузки отработавших ТВС на энергоблоке. Кроме того, при эксплуатации ЯТ не требуется значительная модернизация оборудования для изготовления таких ТВС и оборудования, предназначенного для транспортирования и хранения свежего и отработавшего топлива на ВВЭР-1000/1200.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить