На энергоблоке №1 Балаковской АЭС началась опытная эксплуатация «толерантного» МОКС-топлива для реакторов ВВЭР

Фото: БАЭС

Новое решение может сократить потребление природного урана в атомной энергетике более чем на 20%.

Российские атомщики впервые применили в коммерческом реакторе большой мощности уникальное решение, объединяющее технологии замкнутого ядерного топливного цикла и наработки в области «толерантного» ядерного топлива нового поколения безопасности.

На энергоблоке № 1 Балаковской АЭС в Саратовской области (Электроэнергетический дивизион «Росатома») по итогам планово-предупредительного ремонта в реактор ВВЭР-1000 были загружены три топливные кассеты в инновационном исполнении. Каждая из них содержит по 312  тепловыделяющих элементов (твэлов) с хромовым покрытием поверх классического циркониевого сплава, при этом 18 из этих твэлов имеют уран-плутониевую топливную композицию (МОКС-топливо).

Выбранное сочетание этих топливных и конструкционных материалов имеет важное значение для решения стратегической задачи по вовлечению в замкнутый топливный цикл не только инновационных реакторов на быстрых нейтронах, но и классических тепловых легководных реакторов, составляющих основу современной атомной энергетики.

МОКС-технология позволяет использовать для производства свежего топлива вторичные материалы ядерного производства – обедненный уран и плутоний, извлеченный из облученного ядерного топлива. Хромированные оболочки твэлов, изначально разработанные для «толерантного» топлива, не только повышают устойчивость и безопасность активной зоны в случае тяжелых запроектных аварий, но и за счет свойств своей поверхности позволяют перейти к полностью автоматизированной «безлюдной» фабрикации тепловыделяющих сборок - отказаться от тех операций при изготовлении топливных кассет, где в настоящее время используется ручной труд. Для минимизации радиационного воздействия на производственный персонал  промышленная фабрикация уран-плутониевого топлива должна быть полностью автоматизированной.

Первым решением «Росатома» по уран-плутониевой композиции для реакторов ВВЭР стало РЕМИКС-топливо – его опытно-промышленная эксплуатация успешно завершилась на Балаковской АЭС в марте 2026 года. При этом использование МОКС-топлива в реакторах ВВЭР открывает новые возможности. Содержание плутония – в несколько раз выше по сравнению с РЕМИКС-топливом, а кроме того, оно содержит не обогащенный, а обедненный уран. В перспективе это дает возможность оптимизировать экономику фабрикации топлива, более гибко использовать регенерированные ядерные материалы, а также использовать накопленные в отрасли запасы обедненного урана.

По расчетам специалистов «Росатома», если тепловыделяющую сборку ВВЭР на 25% укомплектовать твэлами на базе МОКС-топлива, а на остальные 75% - стандартными твэлами с обогащенным ураном (в том числе – регенерированным), то по содержанию плутония это будет эквивалентно РЕМИКС-ТВС, полностью состоящей из твэлов на базе уран-плутониевого топлива. Рабочее название для подобной гибридной ТВС со смешанным типом топлива – «гетерогенный РЕМИКС». Расчеты специалистов Топливного дивизиона для новых энергоблоков с реакторами ВВЭР-1200 показывают, что внедрение «гетерогенного РЕМИКС-топлива» позволит сократить потребление природного урана на жизненном цикле АЭС более чем на 20%.

«Стратегическая цель «Росатома» и наш образ будущего – это двухкомпонентная ядерная энергетическая система, в которой «быстрые» и «тепловые» реакторы функционируют в замкнутом топливном цикле, а отработавшее топливо одних установок становится сырьем для свежего топлива других реакторов. Все что мы делаем в научно-технологических проектах по топливу для ВВЭР, посвящено главным образом этой цели. Сегодня у нас уже проходят опытную эксплуатацию и конструкция тепловыделяющей сборки пятого поколения для ВВЭР-1200, и твэлы с МОКС-топливом и хромированными оболочками. Есть даже проект новой технологии изготовления топливных таблеток для «безлюдной» фабрикации. В дальнейшем мы планируем объединить все эти новые решения по материалам, конструкциям и технологиям фабрикации в одном продукте», - отметил Александр Угрюмов, старший вице-президент по научно исследовательской деятельности АО «ТВЭЛ» (управляющая компания Топливного дивизиона «Росатома»).

«Опытная эксплуатация МОКС-топлива на Балаковской АЭС осуществляется в строгой координации с Ростехнадзором и в соответствии с лицензией, выданной регулятором. Перед загрузкой инновационного топлива в активную зону ВВЭР-1000 «Росатом» провел испытания МОКС-твэлов на предприятиях своего научного дивизиона – в исследовательском реакторе в АО «ГНЦ НИИАР», а также на критическом стенде БФС-1 АО «ГНЦ РФ – ФЭИ», – отметил Владимир Дергачёв, начальник отдела ядерной безопасности и надежности Балаковской АЭС.

Фабрикация инновационных топливных кассет была выполнена в широкой отраслевой кооперации, в которой участвовал Горно-химический комбинат (ФГУП «ГХК», Экологический дивизион «Росатома»), а также предприятия Топливного дивизиона, в том числе, АО ЧМЗ, АО «МСЗ», ПАО «НЗХК» и АО «СХК».

Для справки:

МОКС-топливо (от англ. Mixed-Oxide fuel) изготавливается с использованием обедненного урана и плутония. В отличие от традиционного для атомной энергетики обогащенного урана, сырьём для производства таблеток МОКС-топлива выступают оксид плутония, наработанного в энергетических реакторах, и оксид обедненного урана.

Сбалансированный ядерный топливный цикл (СбЯТЦ) – это такая разновидность цикла, при которой облученное ядерное топливо эффективно перерабатывается, а также обеспечивается рациональное обращение с продуктами переработки, как полезными (уран, плутоний), так и направляемыми на захоронение (продукты деления). СбЯТЦ ставит своей основной задачей принципиальное снижение объема и активности радиоактивных отходов, направляемых на захоронение. Сбалансированный ЯТЦ позволяет: повысить безопасность обращения с отходами ядерной энергетики и снизить экологические риски; решить проблему будущих поколений и обеспечить устойчивую модель потребления и производства; минимизировать объемы и степени опасности подлежащих захоронению отходов; повторно вовлечь ценное сырье в ЯТЦ – рециклировать ядерные материалы.

Топливный дивизион госкорпорации «Росатом» (управляющая компания - АО «ТВЭЛ») включает предприятия по фабрикации ядерного топлива, конверсии и обогащению урана, производству газовых центрифуг, а также научно-исследовательские и конструкторские организации. Являясь единственным поставщиком ядерного топлива для российских АЭС, ТВЭЛ обеспечивает топливом в общей сложности более 70 энергетических реакторов в 15 государствах, исследовательские реакторы в девяти странах мира, а также транспортные реакторы российского атомного флота. Каждый шестой энергетический реактор в мире работает на топливе ТВЭЛ. 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 созданы отраслевые интеграторы Росатома по аддитивным технологиям и системам накопления электроэнергии. www.tvel.ru

Электроэнергетический дивизион «Росатома» является крупнейшим производителем низкоуглеродной электроэнергии в России. Управляющая компания дивизиона – АО «Концерн Росэнергоатом» – эксплуатирует 11 атомных станций, включая единственную в мире плавучую атомную теплоэлектростанцию (ПАТЭС). 33 энергоблока суммарной мощностью 28,5 ГВт вырабатывают около 19 % электроэнергии в России. Предприятия дивизиона обеспечивают полный комплекс услуг по вводу, ремонту, сервисному обслуживанию и подготовке персонала для атомных энергоблоков; нарабатывают изотопы для медицины, сельского хозяйства и микроэлектроники; в его контуре активно развиваются новые направления деятельности (развитие сети зарядной инфраструктуры для электромобилей, биогазовые станции, производство промышленных роботов и др.). www.rosenergoatom.ru

Инновационные технологии Росатома основаны на передовых достижениях российской атомной науки и в полной мере отвечают актуальной ESG-повестке. Достигнутые результаты – это труд тысяч высококвалифицированных профессионалов, которые работают в интересах экономической стабильности России. Четкое взаимодействие промышленных предприятий с научно-исследовательскими институтами помогает укреплять технологический суверенитет страны, повышать конкурентоспособность отечественной атомной отрасли.

Фото: БАЭС

Читайте также: На площадке Балаковской АЭС прошли производственную стажировку будущие руководители российских атомных станций