В январе 2023 года комиссия по ядерному регулированию (NRC) США провела рабочий семинар по тематике толерантного (ATF) топлива. Среди участников семинара были представители компании "Westinghouse".
Работы по новому топливу для реакторов PWR в компании "Westinghouse" ведутся под эгидой программы "EnCore".
Следует заметить, что конечной целью программы является не только повышение безопасности, но и обеспечение 24-месячных кампаний, повышение тепловой мощности реакторов и улучшение экономических показателей энергоблоков.
По линии ATF ведётся разработка новых оболочек твэлов. В первую очередь это оболочки из циркониевых сплавов с хромовым покрытием. На следующем этапе "Westinghouse" заинтересован в оболочках SiGA (композитный материал на основе карбида кремния, разработка "General Atomics").
Также компания рассматривает новые варианты топливных таблеток. На первом этапе это таблетки ADOPT повышенной плотности, далее планируется переход на таблетки из нитрида урана U15N.
Оболочки из SiGA и таблетки из нитрида урана, помимо функций по повышению безопасности, обеспечат, по замыслу компании, более глубокое выгорание топлива.
Кратко описанные выше планы компании "Westinghouse" известны, поэтому больший интерес представляла информация о выполненных и планируемых этапах работ.
В декабре 2021 года "Westinghouse" передал в NRC тематический отчёт по лицензированию (topical report) в обоснование увеличения глубины выгорания до 68 МВт×сут/т.
В июне 2022 года был завершён окончательный отчёт по обоснованию безопасности таблеток ADOPT.
В июле 2022 года специалисты компании выбрали технологию нанесения хромового покрытия на оболочки твэлов. Они остановились на холодном газодинамическом напылении (cold spray).
В августе 2022 года владельцы АЭС "Vogtle" подали в NRC заявку с просьбой внести изменения в условия эксплуатационной лицензии, позволяющие загружать опытные партии ATF-сборок с обогащением по урану свыше 5% весовых.
В том же месяце была подана заявка в NRC с просьбой разрешить повторную загрузку опытных ATF-твэлов, что позволит превысить выгорание 75 МВт×сут/т.
В 2023 году работы по программе "EnCore" продолжатся по следующим направлениям:
- разработка внутритвэльных измерительных датчиков для верификации расчётных моделей;
- разработка моделей, описывающих поведение свойств уран-нитридного топлива, причём моделей "атомного масштаба";
- компания "General Atomics" продолжит работы по материалу SiGA;
- на весну 2023 года запланирована передача тематического отчёта по лицензированию в обоснование использования обогащения урана свыше 5%;
- на осень 2023 года запланировано изготовление партии опытных толерантных ТВС для АЭС "Vogtle" (блок №2) и загрузка на третью кампанию опытных толерантных твэлов на блоке "Byron-2".
Помимо облучательных экспериментов с опытными твэлами и ТВС компания "Westinghouse" приступила в содружестве с нацлабораториями США к проведению послереакторных испытаний.
На семинаре было упомянуто, что в середине 2021 года для послереакторных испытаний были доставлены три толерантных твэла и четыре твэла со сверхглубоким выгоранием, прошедших облучение на блоке "Byron-2".
Планируется доставить новые опытные твэлы, отработавшие на "Byron-2", для послереакторных испытаний в нацлабораториях Окриджа и Айдахо.
Было отмечено, что оболочки с хромовым покрытием, нанесённым методом холодного газодинамического напыления, показали себя хорошо.
