Во ВНИИНМ разработали технологию производства уран-силицидного ядерного топлива нового поколения безопасности

04.02.2022

Во ВНИИНМ им. А.А. Бочвара (АО «ВНИИНМ», входит в Топливную компанию Росатома «ТВЭЛ») успешно разработана технология и изготовлены экспериментальные топливные таблетки из дисилицида урана для легководных реакторов (ВВЭР и PWR) в рамках реализации комплексной программы разработки топлива нового поколения безопасности ATF (т.н. толерантного топлива). Новую разработку представили президенту АО «ТВЭЛ» Наталье Никипеловой в ходе рабочего визита в АО «ВНИИНМ». 

Топливная композиция из дисилицида урана обладает рядом преимуществ. Это высокая плотность и ураноемкость, которые могут позволить перейти к более длинным топливным циклам без увеличения обогащения по урану-235, а также высокая теплопроводность в сочетании с низкой теплоемкостью, что означает меньше запасенного тепла в активной зоне реактора и более низкую температуру оболочек твэлов в аварийных режимах. Еще одно преимущество - более низкая по сравнению с диоксидом урана рабочая температура топливной таблетки, что способствует улучшению эксплуатационных характеристик топлива. 

В институте президенту АО «ТВЭЛ» продемонстрировали участки разработки технологии изготовления топливных таблеток, плавки и литья слитков дисилицида урана. Внедрение такой технологии на Машиностроительном заводе в Электростали (АО «МСЗ», предприятие Топливной компании Росатома «ТВЭЛ») позволило наладить выпуск топливных таблеток из дисилицида урана и экспериментальных твэлов для последующих испытаний в исследовательском реакторе. 

В Росатоме с начала 2019 года продолжаются реакторные испытания «толерантного» топлива ATF российского дизайна для легководных реакторов, составляющих основу современной атомной энергетики, – российских ВВЭР и установок западного дизайна PWR. Экспериментальные ТВС, которые прошли три полных цикла реакторных испытаний в исследовательском реакторе МИР в АО «ГНЦ НИИАР» (г. Димитровград, Ульяновская обл.), содержат твэлы с четырьмя вариантами сочетаний материалов оболочки и топливной таблетки. В сентябре 2021 года в коммерческом реакторе ВВЭР-1000 на энергоблоке №2 Ростовской АЭС началась эксплуатация комбинированных ТВС-2М, каждая из которых содержит по 12 твэлов в ATF-исполнении. 

Для справки:   

Толерантное топливо нового поколения безопасности (ATF – Advanced Technology Fuel, также – Accident Tolerant Fuel) – глобальный тренд в мировой атомной промышленности, который заключается в разработке и внедрении ядерного топлива на основе новых материалов топливной таблетки либо оболочки твэла. Это должно повысить теплопроводность и жаростойкость топлива, и в конечном итоге – безопасность эксплуатации ядерного реактора. Даже в случае тяжелой аварии с нарушением отвода тепла в активной зоне реактора толерантное топливо должно в течение достаточно длительного времени сохранять целостность без возникновения пароциркониевой реакции, способствующую выделению водорода. Внедрение противоаварийного топлива имеет ключевое значение для вывода системной безопасности и надежности атомной энергетики на качественно новый уровень.

Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара (АО «ВНИИНМ»; г. Москва) – ведущий научно-исследовательский институт по разработке технологий ядерного топливного цикла и по проблемам материаловедения. Входит в состав Топливной компании «ТВЭЛ» Госкорпорации «Росатом». На АО «ВНИИНМ» возложены функции Главного научного метрологического центра (ГНМЦ) Госкорпорации Росатом.  www.bochvar.ru

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. Созданная в 1996 году, сегодня компания является одним из крупнейших поставщиков топлива для мировой атомной энергетики, продолжает укреплять позиции, воплощая новые производственные проекты. За всю историю ТВЭЛ со стороны заказчиков не было ни одной рекламации на качество продукции.

Являясь единственным поставщиком ядерного топлива для российских АЭС, ТВЭЛ обеспечивает топливом в общей сложности 75 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 Топливной компании ТВЭЛ созданы отраслевые интеграторы Росатома по аддитивным технологиям и системам накопления электроэнергии. http://www.tvel.ru