Топливные тренды

Отрасль ждет внедрение топлива четвертого поколения на российских АЭС, повышение степени обогащения урана в тепловыделяющих сборках, освоение эксплуатации АЭС в маневренных режимах, создание производства РЕМИКС-топлива для ВВЭР и замыкание ядерного топливного цикла. Сроки и проблемы внедрения новых технологий представители ТВЭЛ, «Росэнергоатома», «Атомэнергомаша» и отраслевого руководства обсудили в Сочи на научно-технической конференции «Ядерное топливо нового поколения для АЭС».

Текст: Константин Кобяков / Фото: Алексей Антонов, ТВЭЛ

Экономные ТВС‑4

Специалисты ТВЭЛ разработали для реакторов ВВЭР‑1000 линейку топлива четвертого поколения (ТВС‑4). Эти тепловыделяющие сборки с увеличенной ураноемкостью и более совершенной конструкцией должны существенно повысить экономические показатели АЭС при сохранении прежнего уровня безопасности. Так, топливная составляющая в себестоимости электроэнергии атомных станций может снизиться на 2–4 %. Пока ТВС четвертого поколения внедряются на европейских АЭС с реакторами ВВЭР: в реакторы АЭС «Козлодуй» в этом году загружена уже вторая партия топлива ТВСА‑12, в реактор АЭС «Темелин» — первая партия топливных кассет модификации ТВСА-Т.mod.2. У ТВЭЛ есть планы по поставкам ТВС четвертого поколения и в другие страны.
По словам директора департамента по научно-технической деятельности ТВЭЛ Алексея Долгова, обоснование применения ТВС‑4 на российских АЭС было подготовлено еще в 2016 году. «Мы выполнили большой объем расчетно-экспериментальных работ. И считаем, что это топливо готово к лицензированию в России и других странах, где оно еще не лицензировано», — ​отметил он. Кроме того, эксплуатация ТВС с увеличенной ураноемкостью снизит количество ОЯТ и повысит эффективность использования урана.
В ТВЭЛ также готовы предложить рынку топливо с обогащением более 5 % (сейчас — 4,85 %). Оно позволит перейти на 24-месячный топливный цикл — то есть останавливать АЭС для загрузки свежих ТВС в реактор надо будет раз в два года, а не каждые год-полтора, как сейчас.
«Росэнергоатом» уже перевел свои ВВЭР‑1000 с 12-месячного топливного цикла на 18-месячный. Как отмечали в своих выступлениях представители «Росэнергоатома», то же самое планируется сделать и с реакторами ВВЭР‑1200. Кроме того, второй энергоблок строящейся Ленинградской АЭС собираются эксплуатировать в 18-месячном цикле с первой загрузки.

Выгодное маневрирование

Сейчас АЭС в энергосистеме России работают в режиме базовой нагрузки. Долгое время такой режим считался оптимальным, однако в последние годы в «Росэнергоатоме» пришли к выводу о необходимости изменений. Главная мотивация — увеличение прибыли.
Дело в том, что работа в базовом режиме в энергосистеме России оплачивается по минимальному тарифу. Если АЭС получат возможность менять объем выработки по требованию Системного оператора ЕЭС, это, с одной стороны, может снизить выработку энергии, с другой — повысит стоимость атомного киловатт-часа.
Маневрирование мощностью — тема не новая. Зарубежные партнеры «Росатома» давно выставляют требование: АЭС с ВВЭР и топливо для них должны работать в маневренном режиме. «Обоснование работы ядерного топлива в маневренном режиме уже есть. Ростехнадзору предоставлены данные о работе активной зоны реакторных установок ВВЭР‑1000 и ВВЭР‑1200 при маневрировании в режимах 100 — 75 — 100%, в зарубежных надзорных органах лицензировано изменение мощности ВВЭР‑1000 в пределах 100 — 30 — 100%, — ​сообщил на конференции вице-президент по научно-технической деятельности ТВЭЛ Александр Угрюмов. — ​Основные вопросы лежат в области выстраивания четких алгоритмов управления реактором при маневрировании. Сейчас мяч на стороне научного руководителя реакторной установки ВВЭР — НИЦ «Курчатовский институт» — и главного конструктора, ОКБ «Гидропресс».
После того как алгоритмы будут готовы, начнется лицензирование эксплуатации АЭС с реакторами ВВЭР‑1000 и ВВЭР‑1200 в маневренных режимах.

Замыкание цикла и ВВЭР

Результаты двухлетней эксплуатации твэлов с РЕМИКС-топливом на Балаковской АЭС вселяют оптимизм. Топливная компания приступила к подготовке обоснования инвестиций в создание серийного производства РЕМИКС-топлива. Документы готовятся для двух площадок — ГХК и СХК. Расчеты покажут, какая из них перспективнее с экономической точки зрения, сообщил журналистам старший вице-президент по научно-технической деятельности, технологии и качеству ТВЭЛ Константин Вергазов.
Кроме того, специалисты ТВЭЛ готовят обоснование безопасности производства РЕМИКС-топлива для получения лицензии в Ростехнадзоре.
Что касается МОКС-топлива для ВВЭР, то решение о развитии этого направления пока не принято. В ТВЭЛ рассматривают варианты: строить ли производство на основании имеющихся технологий без учета новых быстрых реакторов или подождать, когда будет окончательно утвержден облик двухкомпонентной системы замкнутого топливного цикла с тепловыми и быстрыми реакторами.

Из выступления советника генерального директора «Росатома», председателя отраслевого НТС № 1 Владимира Асмолова стало понятно, что в госкорпорации рассматривают возможность разработки реактора ВВЭР с увеличенным в два раза коэффициентом воспроизводства делящихся материалов. У ВВЭР‑1200 этот показатель — 0,4. Если довести его до 0,7–0,8, быстрых реакторов для замыкания топливного цикла понадобится меньше. Впрочем, сокращать количество бридеров, возможно, и не придется. Главный конструктор реакторной установки БН‑1200, ОКБМ им. Африкантова, готовит усовершенствования, которые должны снизить капитальные затраты на сооружение энергоблока с таким реактором до уровня ВВЭР-ТОИ. Если это удастся сделать, отпадет необходимость в длительной и дорогостоящей разработке нового ВВЭР.