В реактор Белоярской АЭС загрузили первую крупную партию МОКС-топлива

В среду, 24 февраля, четвертый блок Белоярской АЭС включили в сеть после планово-предупредительного ремонта. Впервые в реактор загрузили только уран-плутониевое топливо — ​160 сборок. Теперь активная зона БН‑800 на треть заполнена МОКС-топливом, с которым связывают завтрашний день атомной энергетики, безопасной и практически безотходной.

Первые 18 серийных сборок с уран-плутониевым топливом загрузили в БН‑800 в январе 2020 года. Американский журнал Power, одно из старейших профессиональных изданий, назвал это в числе главных событий в мировой энергетике. В ходе недавнего планово-предупредительного ремонта добавили еще 160 ТВС. Активная зона БН‑800 на треть заполнена инновационным топливом, а в январе 2022-го будет на 100 %.

«Это действительно самый безопасный блок в мире: отсутствие необходимости высокого давления, возникновение естественной циркуляции при минимальном подогреве, разветвленная система пассивного теплоотвода и т. д. Температура плавления натриевого теплоносителя — 97 °C, — говорит заместитель главного инженера по эксплуатации третьей очереди Белоярской АЭС Илья Филин. — После перегрузки крупной партии МОКС-топлива в плановом порядке замкнем топливный цикл и станем на гигантский шаг ближе к БН‑1200 (решение о строительстве первого в мире коммерческого быстрого реактора с натриевым теплоносителем может быть принято «Росатомом» в этом году. — «СР»)».

Таблетки МОКС-топлива сделаны из оксида плутония, наработанного в энергетических реакторах, и оксида обедненного урана, полученного из ОГФУ — отвалов обогатительного производства. Промышленная фабрикация началась в конце 2018 года на площадке ГХК. «Развитие технологий продолжается. В частности, на ГХК освоено производство топлива с применением высокофонового плутония, извлеченного из облученного топлива реакторов ВВЭР. Все технологические операции полностью автоматизированы и выполняются без присутствия в непосредственной близости персонала, — подчеркивает вице-президент по научно-технической деятельности и качеству ТВЭЛ Александр Угрюмов. — Уже изготовлены и прошли приемку первые 20 ТВС с высокофоновым топливом, которые планируется загрузить в 2022 году. Передовые технологии рециклинга ядерных материалов и рефабрикации в перспективе позволят перерабатывать, а не хранить облученное топливо, а также снижать объемы высокоактивных отходов».

Впервые МОКС-топливо загрузили в реактор на тепловых нейтронах в 1963 году в Бельгии, коммерческое использование началось с 1980-х. По данным Всемирной ядерной ассоциации, около 40 реакторов во Франции, Бельгии, Германии и Швейцарии имеют лицензию на применение МОКС, в Японии — 10. Загрузка, как правило, составляет треть общего количества ТВС, в будущем ее могут увеличить до 50 %.

«До настоящего времени в основном только Франция промышленно использовала МОКС-топливо для выработки электроэнергии. Для изготовления такого топлива использовали плутоний, наработанный в реакторах на тепловых нейтронах. Его добавляли в количестве до 5 % к урану, обогащенному по 235-му изотопу. Это была попытка перейти от открытого ядерного топливного цикла к замкнутому, — поясняет начальник отдела технологий топлива для быстрых и газовых реакторов ВНИИНМ Андрей Давыдов. — Россия же пошла по другому пути: использование МОКС-топлива в реакторах на быстрых нейтронах позволяет вовлечь порядка 20 % плутония. Сложнее всего разработчикам было обеспечить необходимую гомогенность распределения компонентов в топливе. Если в твэле окажется условно «кусочек плутония», то может случиться местный перегрев и оболочка не выдержит. Но мы с этой проблемой справились».

В отличие от других реакторов, БН‑800 не только производит электрическую и тепловую энергию, но и отрабатывает замыкание топливного цикла. Когда Россия перейдет к двухкомпонентной атомной энергетике, быстрые реакторы будут работать в связке с тепловыми. В природном уране содержится 99,3 % урана‑238, остальное — уран‑235, используемый в топливе для реакторов на тепловых нейтронах. Получается, большая часть сырья отправляется на хранение или утилизируется как радиоактивные отходы. МОКС-топливо позволит вовлечь в производство 238-й изотоп, что в десятки раз увеличит топливную базу атомной энергетики. Кроме того, реакторы на быстрых нейтронах, работая на МОКС-топливе, способны нарабатывать плутоний, которого хватит, чтобы обеспечить себя и при необходимости другие реакторы новым топливом.

СПРАВКА

Белоярская АЭС начала работу в апреле 1964 года. Первые блоки с реакторами на тепловых нейтронах АМБ‑100 и АМБ‑200 остановлены и переведены в режим длительной консервации. В эксплуатации находятся крупнейшие в мире реакторы на быстрых нейтронах БН‑600 и БН‑800. Первый запустили в 1980-м, второй — в 2015-м.