18 июля 2018

В России рассматриваются четыре варианта толерантного топлива

Топливная компания ТВЭЛ приступила к разработке толерантного (ATF) топлива для легководных реакторов. Исследуются варианты, находящиеся в высокой степени готовности, причём речь идёт как о новых оболочках твэлов, так и о новых топливных матрицах.

Нанесение жаростойкого покрытия на основе хрома на оболочки твэлов - один из изучаемых вариантов. Такое покрытие позволит исключить контакт циркония с теплоносителем первого контура и уменьшить, тем самым, количество водорода, который будет нарабатываться в ходе тяжёлых аварий.

Вариант с покрытием в ТВЭЛе расценивают как самый быстрореализуемый - то есть, уже в ближайшей перспективе его можно будет предлагать заказчикам. Естественно, для этого сначала должен быть завершён весь комплекс испытаний, включая реакторные испытания на исследовательском реакторе МБИР в Димитровграде.

Второе рассматриваемое решение - использование сплава 42ХНМ, успешно применяющегося для транспортных установок, а также при изготовлении поглощающих элементов реакторов ВВЭР-1000/1200. Основное преимущество такого варианта очевидно - это полное исключение циркония из активной зоны.

Сечения захвата нейтронов в тепловом спектре у изотопов, входящих в состав сплава 42ХНМ, выше, чем у циркония. Но за счёт лучших механических свойств сплава толщины оболочек, изготовленных из него, могут быть уменьшены.

Третье направление связано с изменением топливной матрицы. Вместо диоксида урана можно перейти на уран-молибденовое топливо. Это позволит повысить плотность топливной матрицы (иными словами, повысить ураноёмкость топливной сборки).

Теплопроводность уран-молибденового топлива выше, чем у диоксида. Это позволяет снизить количество накопленного в активной зоне тепла и, тем самым, уменьшить энерговыделение в ходе нарушения условий эксплуатации.

Наконец, четвёртое направление, заинтересовавшее ТВЭЛ, вице-президент АО "ТВЭЛ" Александр Угрюмов охарактеризовал как более наукоёмкое. Это использование композитных материалов в качестве материалов оболочек.

Речь идёт, в первую очередь, о карбиде кремния, имеющем меньшее сечение захвата даже по сравнению с циркониевыми сплавами. Кроме того, у него фактически отсутствует коррозия в условиях теплоносителя первого контура. Однако остаются вопросы по хрупкости данного материала и герметизации оболочек из карбида кремния.