В Росатоме испытают нитридное уран-плутониевое топливо для будущего быстрого реактора БН-1200

13.12.2022

На Сибирском химическом комбинате в Северске (АО «СХК», предприятие Топливной компании Росатома «ТВЭЛ») изготовлены и успешно прошли приемку экспериментальные тепловыделяющие сборки для реактора БН-600 с твэлами типоразмера БН-1200. Тепловыделяющие элементы содержат смешанное плотное нитридное уран-плутониевое топливо (СНУП-топливо), в 2023 году в соответствии с программой реакторных испытаний они будут загружены в реактор на быстрых нейтронах БН-600 на Белоярской АЭС.

БН-1200М – это быстрый натриевый реактор нового поколения, который должен стать типовым проектом для энергоблока мощностью 1200 МВт с реактором на быстрых нейтронах. Таким образом в России должна быть реализована концепция двухкомпонентной атомной энергетики с тепловыми и быстрыми реакторами большой мощности и замкнутым ядерным топливным циклом (в производстве свежего топлива планируется использовать вторичные продукты ядерного топливного цикла – обедненный уран, плутоний и регенерированный уран, выделенный из облученного топлива). Первый энергоблок БН-1200М планируется построить на площадке Белоярской АЭС в Свердловской области, где уже работают блоки-«предшественники» в линейке быстрых ядерных реакторов – БН-600 и БН-800.

Поскольку реакторы на быстрых нейтронах способны работать на плутонии и, таким образом, позволяют замкнуть ядерный топливный цикл, оптимальным топливом для таких установок является уран-плутониевая смесь. В частности, реактор БН-800 в 2022 году был переведен на оксидное МОКС-топливо. Другой вид уран-плутониевого топлива для быстрых реакторов – нитридное СНУП-топливо, которое будет использоваться в первом инновационном реакторе со свинцовым теплоносителем БРЕСТ-ОД-300 (строится в Северске в рамках отраслевого проекта «Прорыв»).

«Для активной зоны БН-1200М рассматриваются оба варианта – и оксидное, и нитридное топливо. В случае с МОКС-топливом у нас отработана вся технология производства и накапливается опыт эксплуатации БН-800 с полной загрузкой активной зоны уран-плутониевым топливом. Плотное СНУП-топливо в настоящее время представляется приоритетным вариантом. В этом отношении очень важное значение имеют исследования, которые возглавляет ВНИИНМ им. А.А. Бочвара, по обоснованию нитридного топлива с постепенным повышением его эффективности для БРЕСТ-ОД-300 и в перспективе – для БН-1200», - отметил старший вице-президент по научно-технической деятельности АО «ТВЭЛ» Александр Угрюмов.

Экспериментальные тепловыделяющие сборки со СНУП-топливом производства АО «СХК» с 2014 года проходят испытания в реакторе БН-600. В ходе исследований постепенно достигается все более высокая глубина выгорания ядерного топлива.

«Обоснование предельного выгорания топлива создает предпосылки для максимальной экономической эффективности его использования. В рамках проектного направления «Прорыв» реализуется программа поэтапного повышения выгорания СНУП-топлива до среднего значения 12%. Для этого в БН-600 также обеспечено облучение сборок с выемными контейнерами, которые позволят испытывать нитридное топливо до предельных расчетных параметров. Кроме того, на облучении в БН-600 материаловедческая сборка с образцами материалов для перспективных активных зон быстрых реакторов – это различные стали ферритно-мартенситного класса», - прокомментировал заместитель генерального директора АО «ВНИИНМ», руководитель объединенной группы отраслевого проекта «Разработка твэлов и ТВС со СНУП-топливом» Михаил Скупов.

Для Справки:

Инновационные технологии замкнутого ядерного топливного цикла основаны на передовых достижениях российской 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.

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. 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.

Технологии и производства ядерного топливного цикла, основанные на передовых достижениях российской науки, находят применения в ряде других отраслей, обеспечивая национальный технологический суверенитет России. 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, системам накопления электроэнергии и выводу из эксплуатации ЯРОО. http://www.tvel.ru