В болгарском городе Несебр состоялась международная конференция «Эксплуатация, моделирование и экспериментальная поддержка топлива ВВЭР», организованная совместно АО «ТВЭЛ» и АЭС «Козлодуй» (входит в состав национальной энергокомпании Болгарский энергетический холдинг).
В мероприятии приняли участие около 120 специалистов из 11 стран мира, а также представители МАГАТЭ и Еврокомиссии. Участники конференции подробно обсудили результаты эксплуатации ядерного топлива в российских и зарубежных реакторах ВВЭР, разработку новых конструкций и модификаций топлива, итоги научных исследований по перспективным направлениям, обеспечение качества фабрикации топлива и его операционной безопасности, а также вопросы обращения с ОЯТ. Всего было представлено более 60 докладов.
О ключевых направлениях разработки и внедрения нового ядерного топлива российского дизайна рассказал начальник отдела по разработке ядерного топлива и инженерным сервисам АО «ТВЭЛ» Алексей Шишкин. Он отметил, что в настоящее время АО «ТВЭЛ» выполняет в общей сложности 13 международных контрактов на инжиниринговые услуги по топливу для реакторов ВВЭР-440, ВВЭР-1000 и ВВЭР-1200.
ВВЭР-440: эксклюзивное топливо
В 2018 и 2019 году в активной фазе реализации находится проект по разработке и обоснованию новой модификации топлива ВВЭР-400 второго поколения с оптимизированным водо-урановым отношением для АЭС «Пакш» (Венгрия) и АЭС «Ловииса» (Финляндия). При том, что в основе нового топлива для венгерской и финской АЭС – одно и то же решение по дизайну топливной кассеты, эти два инжиниринговых проекта значительно различаются по ряду параметров, поскольку учитывают индивидуальные стратегии топливного цикла для конкретной электростанции.
Другой важный инжиниринговый проект по топливу для реакторов ВВЭР-440 стартовал в 2019 году - АО «ТВЭЛ» и ČEZ a.s. заключили соглашение о внедрении на чешской АЭС «Дукованы» новой топливной конструкции РК-3+. Это наиболее современное топливо ВВЭР-440 третьего поколения, которое позволит увеличить длительность топливной кампании, а также глубину выгорания урана.
ВВЭР-1000: переход на четвертое поколение
Для реакторов ВВЭР-1000 продолжается внедрение ядерного топлива четвертого поколения. Для тех установок, которые исторически работали на топливе конструкции ТВСА (Центральная и Восточная Европа), уже есть успешный опыт внедрения топлива четвертого поколения. В частности, на АЭС «Козлодуй» в Болгарии (ТВСА-12), а также АЭС «Темелин» в Чехии (ТВСА-Т.mod.2). В 2019 году планируется завершить опытно-промышленную эксплуатацию топлива ТВСА-12PLUS на блоке №3 Калининской АЭС в России, что откроет путь для перевода всех остальных реакторов этой станции на топливо новой модификации.
Для тех реакторов ВВЭР-1000, которые сейчас работают на топливе ТВС-2М, также разработана конструкция четвертого поколения ТВС-4. Благодаря увеличенной загрузке урана в твэле и необходимости меньшего количества ТВС при перегрузке достигается экономический эффект, уменьшается количество урана, необходимого для выработки того же объема энергии. По расчетам специалистов, при переходе на ТВС-4 топливная составляющая себестоимости электроэнергии может снизиться на 2-4% в зависимости от топливного цикла.
ВВЭР-1200: новые топливные циклы
В области топлива для наиболее современных российских реакторов ВВЭР-1200 работа научного блока АО «ТВЭЛ» сконцентрирована на обосновании новых циклов и режимов эксплуатации ТВС. В 2019 году планируется выполнить обоснование перевода одной из наиболее современных российских АЭС с блоками поколения 3+ с 12-месячного на 18-месячный топливный цикл. Кроме того, планируется выполнить обоснование работоспособности твэлов ВВЭР-1200 в маневренных режимах эксплуатации в гибком топливном цикле 12-18 месяцев.
Толерантное топливо: в поиске оптимального сочетания
Отдельный доклад в рамках конференции, полностью посвященный программе разработки российского толерантного топлива, представил заместитель генерального директора по науке АО «ВНИИНМ» (входит в Топливную компанию ТВЭЛ) Владимир Новиков. В настоящее время в исследовательском реакторе «МИР» ГНЦ НИИАР завершается первая фаза реакторных испытаний экспериментальных ТВС для реакторов ВВЭР и PWR с четырьмя различными сочетаниями материалов топливной матрицы и оболочки твэла.
В своем докладе Владимир Новиков рассказал об особенностях каждого из топливных и конструкционных материалов, включая результаты дореакторных испытаний, а также связанные вопросы производства и эксплуатации. Кроме того, представитель АО «ВНИИНМ» рассказал о новых перспективных направлениях исследований в области толерантного топлива, таких как топливные таблетки из уран-силицида и оболочки из карбида кремния.
Следующим важным этапом для создания и коммерциализации российского толерантного топлива станет загрузка ТВС с опытными твэлами в «толерантном» исполнении в один из российских реакторов ВВЭР-1000, которая намечена на 2020 год.