Золотые перспективы: топливные инновации для малых АЭС

В ТВЭЛ разработали топливо для модернизированного плавучего энергоблока. Четыре такие установки построят для Баимского горно-обогатительного комбината. К изготовлению опытной партии ТВС скоро приступят на Машиностроительном заводе.

Баимский ГОК строят на одноименном месторождении на Чукотке. Ресурсы оценивают в 9,5 млн т меди и 16,5 млн унций золота. Энергоблоки установят в районе мыса Наглейнгын, оттуда к комбинату протянут линии напряжением 330 кВ.

Модернизированный ПЭБ состоит из двух реакторов РИТМ‑200С электрической мощностью по 53 МВт. По заказу ТВЭЛ конструкторы ОКБМ «Африкантов» подготовили технический проект активной зоны реактора. Технические проекты тепловыделяющего элемента, стержней выгорающего поглотителя и пускового источника нейтронов разработали во ВНИИНМ, технические проекты поглощающих элементов и стержней аварийной защиты — ​в ОКБМ. Производство активной зоны — ​ответственность Машиностроительного завода в Электростали.

В 2010 году для реакторной установки КЛТ‑40С ПАТЭС «Академик Ломоносов» была разработана кассетная активная зона, в тепловыделяющих сборках которой применили твэлы с инновационной керметной топливной композицией. Но оболочки из циркониевого сплава Э110 подвержены язвенной коррозии и ограничивают ресурсные характеристики твэлов. У РИТМ‑200С энергоресурс в четыре раза выше, чем у КЛТ‑40С. Назначенный срок службы активной зоны — ​10 лет (у реакторов ПАТЭС — ​четыре года). Она предназначена для внутреннего рынка, что снимает ограничения по обогащению урана в топливе.

Для новой активной зоны применено проверенное временем топливо атомных ледоколов, но с оболочкой из коррозионно-стойкого хромоникелевого сплава 42ХНМ, которая обладает уникальными характеристиками и обеспечит требуемый срок службы твэлов. «Реакторная установка модернизированного плавучего энергоблока более экономична в эксплуатации по сравнению с действующей ПАТЭС при повышенной надежности и безопасности», — ​отмечает ведущий инженер-технолог ВНИИНМ Евгений Майников

РИТМ‑200С — ​это модификация ледокольного реактора РИТМ‑200. Такие установлены на атомоходах проекта 22220 «Арктика», «Сибирь» и «Урал». Для обеспечения энергоресурса РИТМ‑200С требуется больше топлива. Высоту активной части твэлов увеличили. Твэлы разработали и обосновали ученые ВНИИНМ в тесной связке с ОКБМ, где проектировали активную зону РИТМ‑200С.

«Активная зона ледокольных реакторов неремонтопригодная, то есть невозможно частично перегрузить ТВС — ​только всю зону. Топливо помещается в активную зону сразу на весь срок службы, что предъявляет соответствующие требования к надежности твэлов, включая возможность длительной эксплуатации реактора при случайных отказах отдельных твэлов, — ​рассказывает директор научно-исследовательского твэльно-топливного отделения ВНИИНМ Геннадий Кулаков. — ​Активная зона РИТМ‑200С должна отработать 10 лет без ремонта. Циркониевые оболочки, как у твэлов ПАТЭС, не выдержат такой нагрузки, коррозия может проесть их насквозь. Поэтому для оболочек твэлов РИТМ‑200С выбрали сплав 42ХНМ».

Технический проект твэла для РИТМ‑200С готов. ВНИИНМ на собственной экспериментальной базе отработал технологию изготовления. Следующий этап — ​внедрение на Машиностроительном заводе и выпуск опытной партии.

Также во ВНИИНМ завершили разработку топлива для РИТМ‑200Н. Это установка для АСММ наземного размещения, которую «Росатом» построит в Якутии. Станция обеспечит надежной и экологически чистой энергией золоторудное месторождение Кючус, одно из крупнейших в России. Ввод АСММ в эксплуатацию запланирован на 2028 год.

Топливо для РИТМ‑200Н тоже инновационное — ​новая керметная топливная композиция, новые оболочки твэлов из сплава 42ХНМ. Проект активной зоны обладает и экспортным потенциалом. Техпроект твэла для РИТМ‑200Н выпущен, экспериментальную партию твэлов изготовили на Машиностроительном заводе.