8 июля 2015

В США закончился второй этап облучательных испытаний топлива TRISO с шаровыми твэлами

Программа по коммерциализации топлива TRISO, выполняющаяся в США при поддержке министерства энергетики, преодолела очередной рубеж - закончен второй этап облучательных испытаний.

В настоящее время компания B&W производит топливо TRISO в опытно-промышленных масштабах - то есть, топливо пока не коммерциализовано. Компания получила от министерства технологию в расчёте на то, что она сможет довести её до коммерческого уровня.

Наиболее известным потенциальным потребителем топлива TRISO выступает компания "X-Energy", в чьи планы входит коммерциализация ВТГР "Xe-100" в середине 20-ых годов. Это газоохлаждаемый высокотемпературный реактор мощностью 48 МВт, основанный на германских разработках XX века.

Заявку на лицензирование реактора в комиссию по ядерному регулированию (NRC) США компания намерена подать в 2017 году.

Топливо TRISO, производимое в Соединённых Штатах, представляет собой микротвэл, в центре которого находится топливный элемент (kernel) из оксида урана или смеси оксида и карбида (oxycarbide) урана. Топливный элемент окружён слоями пироуглерода и карбида кремния. Диаметр микротвэла составляет порядка 1 мм.

Для высокотемпературных реакторов используется, как правило, шаровой или цилиндрический твэл, в котором микротвэл окружён слоем графита.

Первая партия топлива TRISO была изготовлена в начале нулевых годов, причём топливные элементы изготовила B&W, а оболочки и сами микротвэлы - Окриджская национальная лаборатория.

Партия из 300 тысяч микротвэлов была облучена в исследовательском реакторе ATR в Айдахо в период с 2006 по 2009 годы. Послереакторные исследования показали, что такие микротвэлы способны удерживать в себе газообразные продукты деления.

В закончившейся сейчас второй облучательной кампании использовались микротвэлы, почти полностью изготовленные B&W, причём с применением более производительного оборудования.

Так, если топливные элементы изготавливались с производительностью менее 100 г/ч, то для второй партии производительность составила 1-1,5 кг/ч.

Сборка микротвэлов для второй партии осуществлялась в Окридже. Как ожидается, для следующей, третьей облучательной кампании и эта операция будет выполнена силами B&W.

Из известных к данному моменту предварительных результатов второй облучательной кампании можно выделить тот факт, что топливные элементы из смеси оксида и карбида урана вели себя под облучением лучше, чем оксидные элементы, при температурах порядка 1800°C.