В «Росатоме» стартовали реакторные испытания МОКС-топлива для установок типа ВВЭР

МОКС-топливо (от англ. mixed-oxide fuel) —это смесь оксидов плутония, выделенного из отработавшего ядерного топлива, и оксидов обедненного урана, побочного продукта обогащения урана. Пока в России на МОКС-топливе работает только быстрый реактор — самый мощный в мире промышленный бридер БН-800 на Белоярской АЭС. По итогам облучения и послереакторных исследований ученые «Росатома» намерены обосновать эффективность и безопасность МОКС-топлива для ВВЭР, составляющих основу атомной энергетики в России и эксплуатирующихся на АЭС российского дизайна за рубежом.

«Сегодня, как и десятки лет назад, ядерное топливо для ВВЭР — это обогащенный природный уран, в редких случаях — регенерированный,— отметил старший вице-президент по научно-технической деятельности ТВЭЛ Александр Угрюмов.— Однако уже в недалеком будущем, имея референции по уранплутониевому топливу, мы сможем предложить весь диапазон возможностей для топливной композиции в зависимости от требований реакторной установки и стратегии топливного цикла. Учитывая, что основа атомной энергетики — это именно легководные тепловые реакторы, мы сможем многократно расширить их ресурсную базу, не хранить, а перерабатывать облученное топливо, а также значительно сократить объемы ядерных отходов».

Для испытаний специалисты Высокотехнологического научно-исследовательского института неорганических материалов им. Бочвара (ВНИИНМ), Новосибирского завода химконцентратов (НЗХК) и Сибирского химического комбината (СХК) разработали и изготовили 21 твэл на базе таблеточного МОКС-топлива с содержанием энергетического плутония 5–12%. В штатном оксидном уранплутониевом топливе для БН-800 этого элемента больше. Разница объясняется тем, что масса делящихся изотопов в МОКС-топливе для тепловых реакторов должна быть эквивалентна массе урана-235 в штатном урановом топливе.

Экспериментальная сборка, загруженная в петлевой канал исследовательского реактора МИР, содержит 12 твэлов. По мере достижения определенного уровня выгорания их будут извлекать для послереакторных исследований, а на место выгруженных ставить свежие элементы.

«Для получения экспериментальных данных наши специалисты провели всю необходимую предварительную работу,— рассказал директор ГНЦ «НИИАР» Александр Тузов.— В частности, разработаны методики испытаний, выполнены предварительные расчеты, подготовлена программа материаловедческих исследований, конструкторская документация. Инфраструктура института позволяет провести полный перечень и реакторных, и послереакторных исследований».

«Петлевая установка МИРа обеспечивает испытания твэлов в условиях, соответствующих условиям активной зоны ВВЭР-1000, — мощности, температуре топлива и оболочек твэлов, а также учитывает все термодинамические параметры теплоносителя и характеристики водно-химического режима,— сообщил «СР» заместитель директора и научный руководитель ГНЦ «НИИАР» Алексей Ижутов.— В онлайн-режиме измеряется и регистрируется мощность твэлов, давление, температура и расход теплоносителя. Кроме ресурсных испытаний, для обоснования безопасной эксплуатации топлива предусмотрены эксперименты с моделированием переходных и аварийных режимов: скачок мощности, проектные аварии с потерей теплоносителя и перегревом твэлов и несанкционированным вводом положительной реактивности».

Для реакторов ВВЭР ученые «Росатома» разработали и РЕМИКС-топливо (от англ. regenerated mixture), сейчас оно проходит опытно-промышленную эксплуатацию на Балаковской АЭС.

В основе — смесь невыгоревшего регенерированного урана и образовавшегося в реакторе плутония (до 1,5%). Более высокое содержание плутония в МОКС-топливе позволит обеспечить большую гибкость и эффективность использования регенерированных ядерных материалов в топливном цикле ВВЭР и оптимизировать затраты на фабрикацию уранплутониевого топлива при переходе к его масштабному внедрению.

Источник: Страна Росатом