Производство топлива для БРЕСТа выходит на проектные параметры

Модулю фабрикации-рефабрикации (МФР) смешанного нитридного уранплутониевого (СНУП) топлива предстоит обеспечить первую загрузку инновационного реактора, пуск которого намечен на 2028 год. Какие проблемы решают в ходе опытно-промышленной эксплуатации МФР и как можно улучшить нитридное топливо в будущем, мы спросили у руководителя нитридного проекта — ​заместителя гендиректора Института Бочвара Михаила Скупова.

— В конце прошлого года вам вручили Национальную премию в области будущих технологий «Вызов», ее часто называют российской Нобелевкой. Для вас это важная награда?

— Премия авторитетная, международного уровня. Церемония была впечатляющая, я к мероприятиям подобного масштаба не привык. Благодарен научному комитету премии за высокую оценку работы, которую мы с моим коллегой, главным экспертом Алексеем Глушенковым, вели последние 15 лет.

— Как идет подготовка к вводу МФР в промышленную эксплуатацию?

— Квалифицируем процессы, дорабатываем и оптимизируем режимы оборудования. Мы готовы оперативно корректировать технологические режимы, чтобы достичь нужной производительности. Сейчас главное — ​выход на промышленное производство. Пуск БРЕСТа запланирован на 2028 год, МФР должен обеспечить первую загрузку топлива.

— Чтобы быстрые реакторы были конкурентоспособны, нужно повышать выгорание топлива. Как продвигается обоснование этой возможности?

— Сейчас предельное значение максимальной глубины выгорания — ​10% тяжелых атомов при повреждающей дозе 150 смещений на атом. План на будущее — ​минимум 12% на одну топливную сборку в среднем, что соответствует максимальной глубине выгорания 16–17%. Чем выше выгорание, тем труднее обосновать возможность испытаний инновационного топлива в действующем энергетическом реакторе БН-600. Мы ведем непростую работу, чтобы обеспечить лицензирование испытаний. Прямо сейчас готовимся распространить программу экспериментов на БН-800. Он ориентирован на регенерированное топливо с повышенной активностью. Этот реактор также наилучшим образом подходит для испытаний топлива с минорными актинидами. Экспериментальные сборки с нитридным топливом, содержащим америций и нептуний, уже изготовлены на Сибирском химкомбинате.

С вовлечением в топливный цикл собственных миноров, то есть наработанных в конкретном быстром реакторе, проблем быть не должно. А вот с вовлечением сторонних, из облученного топлива тепловых реакторов, могут возникнуть трудности. Америций в нитридной форме — ​летучий компонент, у него высокая упругость пара при температурах, свойственных для производства топлива. Приходится искать способы удержать америций в таблетках при их изготовлении, чтобы избежать испарения и осаждения на технологических установках. Именно с этой целью создана технология высоковольтного электроимпульсного компактирования, ​ВЭИК.

— У ВЭИК ведь есть и другие преимущества?

— Да. Это принципиально новая технология, основанная на электропроводимости нитридов, эффективный и быстрый метод формирования топливной таблетки. Потенциально он даст возможность совместить спекание и прессование в одном аппарате, избежать сложного передела длительной высокотемпературной обработки в печи. В результате — ​компактизация производства, экономия ресурсов, снижение эксплуатационных расходов. Процесс дорабатывается и уже в ближайшей перспективе может быть внедрен в штатную технологию производства нитрида. Опытный образец установки ВЭИК готов и скоро будет на Сибирском химкомбинате.

— Оболочечный материал для твэлов и сборок БРЕСТа выбран, но для более мощных реакторов, перспективных, разрабатываются новые. Есть интересные результаты?

— В Институте Бочвара создается опытное производство ДУО-сталей — ​дисперсно-упрочненных оксидами, стойких к радиации и температуре до 750 °C. Оно позволит обосновать применение этих материалов в перспективных промышленных энергокомплексах с быстрыми реакторами — ​свинцовыми и натриевыми. Особенно интересны фехрали (сплавы железа, хрома, алюминия.— ​«СР») в ДУО-исполнении. Помимо температурной и радиационной стойкости, они демонстрируют высокую устойчивость к коррозии в различных средах, в том числе в свинце.

— Энергоблок с быстрым натриевым реактором БН-1200М решено запускать на смешанном оксидном топливе. Можно ли будет потом перевести БН-1200М на нитридное и есть ли в этом смысл?

— Я считаю, что с точки зрения безопасности нитридное топливо обладает преимуществами, на которые рано или поздно эксплуатирующие организации обратят внимание. Единичные отказы твэлов не редкость на любой атомной станции, особенно инновационной. Нитридное топливо не взаимодействует с теплоносителем, у него выход газа при разгерметизации в разы ниже по сравнению с оксидным топливом, а значит, и вероятность выхода радиоактивных элементов за пределы оболочки твэла намного ниже.

— Какие важные события у разработчиков СНУП-топлива в этом году?

— Ждем лицензию, чтобы начать испытания ОС-5 — ​экспериментальной сборки с жидкометаллическим подслоем. Он может существенно увеличить ресурс топлива. Сборка изготовлена и поставлена на Белоярскую АЭС.

Еще бы я отметил завершение ресурсных испытаний твэлов БРЕСТа. Мы провели большую работу для обоснования и хотим получить статистику по эксплуатации топлива.

Продолжатся испытания сборок с нитридом до предельных параметров. Мы провели серию экспериментов и уже запаздываем с перегрузкой сборок. Много времени потратили на разработку и изготовление оснастки — ​фактически мини-перегрузочной машины для выемных контейнеров. Надеемся летом завершить ее лицензирование, это позволит резко ускорить испытания.

Конечно, самое пристальное внимание сейчас к МФР. Проект подходит к финальной фазе, возрастает ответственность, моральная нагрузка на разработчиков и технологов. Мы надеемся, что удастся преодолеть все сложности и изготовить первую в мире активную зону энергетического реактора со смешанным нитридным топливом.