В «Росатоме» начались испытания толерантного топлива с новыми сочетаниям материалов

Ученые топливного и научного дивизионов «Росатома» выполнили новые этапы исследований в рамках программы разработки толерантного ядерного топлива (ATF) для легководных реакторов — российских ВВЭР и зарубежных PWR.

В НИИАР в исследовательском реакторе МИР начался четвертый цикл испытаний экспериментальных ATF-твэлов для реакторов ВВЭР, которые продолжаются с начала 2019 года. Топливные таблетки изготовлены как из стандартного диоксида урана, так и плотного уран-молибденового сплава, оболочки — из традиционного циркониевого сплава, покрытого жаростойким хромовым покрытием, а также хром-никелевого сплава.

Параллельно стартовали реакторные испытания новых твэлов с уран-силицидным топливом типоразмеров ВВЭР и PWR. Технология изготовления топливных таблеток из дисилицида урана разработана учеными ВНИИНМ, которые координируют все отраслевые исследования по созданию толерантного топлива.

Топливная композиция из дисилицида урана отличается высокой плотностью и ураноемкостью, которые позволят перейти к более длинным топливным циклам без увеличения обогащения по урану-235, а также высокой теплопроводностью в сочетании с низкой теплоемкостью, что означает меньше запасенного тепла в активной зоне реактора и более низкую температуру оболочек твэлов в аварийных режимах. Еще одно преимущество — более низкая по сравнению с диоксидом урана рабочая температура топливной таблетки, что способствует улучшению эксплуатационных характеристик топлива.

Кроме того, с сентября 2021 года на втором энергоблоке Ростовской АЭС с реактором ВВЭР-1000 продолжается первый полуторагодичный цикл опытно-промышленной эксплуатации комбинированных тепловыделяющих сборок, содержащих по 12 твэлов в ATF-исполнении с инновационными оболочками из хром-никелевого сплава 42ХНМ, а также циркониевого сплава с хромовым покрытием.

«Программа разработки и испытаний топлива ATF ведется системно по нескольким ключевым направлениям, — отметил старший вице-президент по научно-технической деятельности ТВЭЛ Александр Угрюмов. — Это предполагает не только выбор оптимального сочетания материалов, исходя из полученных результатов, но и поэтапное внедрение этих материалов в топливо для большой энергетики. Если первые опытные твэлы для ВВЭР-1000 имеют только оболочку в ATF-исполнении, то в дальнейшем мы сможем рассмотреть использование как минимум трех разных топливных композиций, имеющих все необходимые научные обоснования безопасности».

СПРАВКА

ATF (англ. — Advanced Technology Fuel или Accident Tolerant Fuel, также называемое толерантное топливо) — ядерное топливо, устойчивое к нештатным ситуациям на АЭС. Даже в случае потери теплоносителя и нарушения отвода тепла в активной зоне реактора толерантное топливо должно в течение длительного времени сохранять целостность без возникновения пароциркониевой реакции, способствующую выделению водорода.