Научный задел

Успех проекта по созданию российского толерантного топлива сейчас, на этапе разработки, зависит прежде всего от ученых. ВНИИНМ им. Бочвара — научный руководитель работ. Генеральный директор института Леонид Карпюк рассказал о возможностях ВНИИНМ и ходе НИОКР.
— Какие направления в области толерантного топлива наиболее популярны в мире? Какие из них проверяет ВНИИНМ?
— Если говорить о новых оболочках, то наиболее популярны защитные хромовые покрытия, оболочки из сталей или карбида кремния. Как плотное топливо рассматривается силицид урана, нитрид урана, уран-молибденовые композиции и ряд других.
ВНИИНМ обладает компетенциями по обоим направлениям. Например, наш институт разработал метод высокоскоростного ионноплазменного магнетронного распыления, который позволяет наносить покрытия со скоростью в 10 раз большей, чем другие технологии, что очень важно при промышленном внедрении. Но первостепенное значение имеет не метод нанесения, а состав покрытия. В этом вопросе у ВНИИНМ тоже богатый опыт. В качестве альтернативы цирконию рассматривают стали и сплавы, хорошо зарекомендовавшие себя в транспортных реакторах, в частности фехрали — Fe — Cr — Al.

«ПРИНЦИПИАЛЬНО ВАЖНО, ЧТОБЫ НОВЫЙ ПРОДУКТ БЫЛ РЕНТАБЕЛЬНЫМ. ТОЛЕРАНТНОЕ ТОПЛИВО ДОЛЖНО НЕ ТОЛЬКО РЕШИТЬ ВОПРОСЫ БЕЗОПАСНОСТИ, НО И СТАТЬ ИНСТРУМЕНТОМ КОНКУРЕНТНОЙ БОРЬБЫ»

Относительно плотного топлива в институте в свое время велись работы и по силициду урана, и по уран-молибденовым композициям, есть опыт работы и с нитридом урана.
— Какие еще преимущества помимо безопасности есть у толерантного топлива?
— Применение более плотного топлива позволит увеличить ураноемкость без повышения обогащения. Это даст возможность продлить топливную кампанию, что интересно заказчикам.
— Расскажите о статусе ваших НИОКР по толерантному топливу.
— По толерантному топливу во ВНИИНМ уже создан приличный научно-технический задел. В начале 2016 года стартовал проект по изготовлению и исследованию оболочек из карбида кремния. Изготовлен ряд образцов, проводится их исследование.
В конце 2017 года в активную фазу вошли работы по нанесению защитных покрытий. Образцы тоже готовы, проходят коррозионные испытания. Параллельно отрабатывается контактно-стыковая сварка для герметизации покрытых твэлов.
В качестве альтернативы циркониевым сплавам выбран бочвалой разработки ВНИИНМ. Сплав хорошо зарекомендовал себя при использовании в поглощающих стержнях системы управления и защиты ВВЭР. Сейчас из бочвалоя делают тонкостенные оболочки, актуализирована база данных по механическим свойствам сплава.

«В ЭТОМ ГОДУ МЫ ПЛАНИРУЕМ ИЗГОТОВИТЬ ПОЛУМЕТРОВЫЕ ТВЭЛЫ С НЕСКОЛЬКИМИ КОМБИНАЦИЯМИ ОБОЛОЧЕК И ТОПЛИВА»

Выплавлены первые уранмолибденовые слитки с добавлением алюминия и олова, проводится химический анализ.
В этом году мы планируем изготовить полуметровые твэлы с несколькими комбинациями оболочек и топлива и приступить к реакторным испытаниям.
В конце прошлого года была начата работа по технико-экономическому обоснованию изготовления и применения толерантного топлива. Принципиально важно, чтобы новый продукт был рентабельным. Толерантное топливо должно не только решить вопросы безопасности, но и стать инструментом конкурентной борьбы.
— Кто конкуренты ВНИИНМ по этому направлению?
— Мировые лидеры в области разработки ядерного топлива — Orano, Westinghouse, GE. В России конкурентов нет и не может быть, потому что разработка нового топлива в сжатые сроки требует привлечения компетенций и ресурсов всех научных и производственных организаций, имеющих опыт в этой области. Это крупная отраслевая задача, которая должна решаться всей научной общественностью.
— Кто кроме ВНИИНМ участвует в работах по толерантному топливу?
— Порядка 10 организаций: НПО «Луч», НИИАР, МИФИ, ИБРАЭ РАН, Курчатовский институт, НЗХК, «ЭлемашСТП» и др.