На конференции «Характеризация и контроль качества ядерного топлива» (Characterization and quality control of nuclear fuels) в индийском городе Хайдарабад старший вице-президент по научно-технической деятельности АО «ТВЭЛ» Александр Угрюмов рассказал о новых российских технологиях и решениях в области ядерного топливного цикла.
В докладе были представлены ключевые разработки, внедрение которых поможет повысить эффективность действующих и сооружаемых энергоблоков ВВЭР-1000 индийской АЭС «Куданкулам»: новые материалы и конструкции ядерного топлива, решения по повышенному обогащению урана, технологии замыкания ядерного топливного цикла, а также возможности, которые они открывают для атомных электростанций.
Увеличенные топливные циклы
В 2022 году АО «ТВЭЛ» начало экспорт в Индию более современного топлива ТВС-2М для двух действующих энергоблоков АЭС «Куданкулам» вместо ранее поставлявшейся модели УТВС. Внедрение нового топлива позволит продлить эксплуатацию действующих реакторов между перегрузками топлива с 12 до 18 месяцев, что значительно повысит их экономическую эффективность (кроме того, конструкция ТВС-2М – более надежная в эксплуатации). При этом существующие в российской атомной промышленности разработки способны сделать дальнейшую эксплуатацию АЭС, рассчитанную на десятки лет, еще эффективнее.
Александр Угрюмов отметил, что внедрение ядерного топлива с обогащением по урану-235 более 5% создаст возможность для перевода блоков ВВЭР-1000 на еще более длинные 24-месячные топливные циклы. Увеличение длительности топливного цикла за счет повышения обогащения урана выгодно тем, что электростанция может реже останавливать энергоблок для перегрузки топлива (и, таким образом, вырабатывать больше электроэнергии в течение года), закупать меньшее количество свежих топливных сборок и выгружать меньше облученного топлива, обращение с которым также требует расходов. Переход на топливо с обогащением более 5% может снизить количество ежегодно перегружаемых тепловыделяющих сборок в том объеме, который позволит оператору АЭС получить значительный экономический эффект на жизненном цикле энергоблока.
ATF-топливо
Один из ключевых трендов в атомной энергетике последних лет – разработка ядерного топлива нового поколения безопасности ATF (Advanced Technology Fuel). В Росатоме также реализуется российская ATF-программа, включающая испытания новых топливных и конструкционных материалов. В реакторе ВВЭР-1000 на Ростовской АЭС идет опытно-промышленной эксплуатации комбинированных ТВС, содержащих твэлы в ATF-исполнении с инновационными оболочками из хром-никелевого сплава, а также циркониевого сплава с хромовым покрытием. Параллельно в исследовательском реакторе МИР в НИИ Атомных реакторов в Димитровграде продолжается уже четвертый цикл испытаний экспериментальных твэлов с четырьмя различными сочетаниями материалов топливной композиции и оболочки. Кроме того, с 2022 года начались испытания твэлов типоразмера ВВЭР и PWR с новым уран-силицидным топливом.
Сбалансированный ЯТЦ
Особенность российского подхода к развитию атомной отрасли – создание двухкомпонентной атомной энергетики с реакторами на тепловых и быстрых нейтронах, а также внедрение технологий замыкания ядерного топливного цикла, основанных на фабрикации свежего уран-плутониевого топлива из переработанного облученного топлива.
Существующие в России технологии быстрых реакторов я ядерного рециклинга позволяют Росатому предложить своим зарубежным заказчикам новый комплексный продукт – Сбалансированный ядерный топливный цикл. Его основная задача - принципиальное снижение объема и активности отходов, направляемых на захоронение. Сбалансированный ЯТЦ позволит повысить безопасность обращения с отходами и снизить экологические риски, не создавая проблем ядерного наследия для будущих поколений, а также обеспечить устойчивую модель потребления и производства – кратно увеличить сырьевую базу атомной энергетики за счет вовлечения в топливный цикл вторичных продуктов ЯТЦ (обедненного урана и плутония).
Росатом готов предоставить зарубежным заказчикам весь спектр решений, необходимых для замыкания ЯТЦ, включаю переработку в России отработавшего ядерного топлива (с дожиганием в быстрых реакторах высокоактивных элементов, извлеченных из облученного топлива), а также производство и поставку уран-плутониевого топлива для стандартных реакторов на тепловых нейтронах (в частности, ВВЭР).
Топливо пятого поколения
Для организации серийного производства уран-плутониевого топлива для реакторов ВВЭР в Росатоме разрабатывается конструкция тепловыделяющей сборки пятого поколения – ТВС-5. Особенности этой конструкции позволят организовать автоматизированное безлюдное сборочное производство топлива с плутонием и обращение с ним на АЭС. В настоящее время в Топливной компании ТВЭЛ завершен комплекс стендовых испытаний полномасштабных макетов ТВС-5 и выполнены расчетные обоснования. В планах на 2023 год – изготовить несколько опытных ТВС-5 со стандартным урановым топливом, следующим этапом должна стать опытно-промышленная эксплуатация топливных сборок инновационной конструкции на одной из российских АЭС.
Для справки:
Поставки продукции ядерного топливного цикла - важное направление внешнеэкономического сотрудничества России и Индии. Помимо строительства новых блоков АЭС «Куданкулам» и экспорта топлива ВВЭР-1000, также исполнено множество контрактов на поставку в Индию российских компонентов ядерного топлива для действующих стране реакторов зарубежного дизайна BWR и PHWR.
АЭС «Куданкулам» в штате Тамилнад на юге Индии предполагает строительство шести энергоблоков с реакторами типа ВВЭР-1000 установленной мощностью 6000 МВт. Первая очередь в составе энергоблоков №1 и №2 введена в строй в 2013 и 2017 годах, соответственно. Энергоблоки № 3,4 и № 5,6 являются второй и третьей очередями АЭС «Куданкулам». Ведется сооружение энергоблоков №3, №4, №5 и №6.
Топливная компания Росатома «ТВЭЛ»(Топливный дивизион Госкорпорации «Росатом») включает предприятия по фабрикации ядерного топлива, конверсии и обогащению урана, производству газовых центрифуг, а также научно-исследовательские и конструкторские организации.
Топливный дивизион Росатома является крупнейшим в мире производителем обогащенного урана, а также лидером глобального рынка стабильных изотопов. В Топливном дивизионе активно развиваются новые бизнесы в области химии, металлургии, технологий накопления энергии, 3D-печати, цифровых продуктов, а также вывода из эксплуатации ядерных объектов. В контуре Топливной компании ТВЭЛ созданы отраслевые интеграторы Росатома по аддитивным технологиям и системам накопления электроэнергии.http://www.tvel.ru
