В январе 2023 года комиссия по ядерному регулированию (NRC) США провела рабочий семинар по тематике толерантного (ATF) топлива. Среди участников семинара были представители компании "General Electric".
Как и остальные западные компании, работающие в области ядерного топлива, компания "General Electric" фактически объединила свои усилия по разработке толерантного топлива и топлива, обеспечивающего более глубокие выгорания в легководных реакторах.
По направлению ATF компания известна своими разработками ARMOR и "IronClad". Первая - это покрытие стандартных оболочек из циркалоя-2. Вторая разработка предполагает полную замену материала оболочек на FeCrAl.
Название ARMOR расшифровывается как Abrasion Resistant More Oxidation Resistant. Продукт представляет собой стандартную оболочку с покрытием.
Новая оболочка устойчива к окислению при высоких температурах, лучше защищена от коррозии, позволяет увеличить запасы по безопасности. Также утверждается, что она позволит смягчить негативные последствия фреттинг-износа от контакта твэлов с посторонними предметами в первом контуре.
"IronClad" - оболочка, выполненная из сплава на основе фехраля (FeCrAl). Компания рассматривает её как альтернативу оболочкам из циркониевых сплавов. К преимуществам "IronClad" причисляется стойкость к фреттинг-износу и существенное снижение выхода водорода при различных отклонениях от нормальной эксплуатации.
Компания также ведёт разработки в части повышения выгорания (сопровождается ростом обогащения урана свыше 5%) и в части перехода на альтернативное керамическое топливо. Выступавший на семинаре представитель компании не стал углубляться в подробности.
Компания "General Electric" ставит следующие цели для своей программы по разработке нового топлива для LWR:
- укрепление безопасности (стабильность твэлов при более высоких температурах; повышение стойкости к окислению оболочек);
- повышение долговечности (сопротивление фреттинг-износу оболочек при контакте с посторонними предметами);
- улучшение экономики (обеспечение устойчивых экономических показателей за счёт минимизации затрат и повышения эффективности).
Работы по программе ведутся силами кооперации, в которую, помимо подразделений "General Electric", входят нацлаборатории Окриджа, Лос-Аламоса и Айдахо, а также компании "Constellation", "Southern Nuclear" и "Alleima".
В Окриджской нацлаборатории завершили послереакторные испытания оболочек ARMOR, облучённых на АЭС "Hatch" (загрузка в 2018 году, без делящихся материалов), продолжаются послереакторные испытания облучённых там же оболочек "IronClad".
В период с 2023 по 2026 год в Окридж будут доставлены твэлы с оболочками "IronClad" (будут испытываться на АЭС "Clinton"), а в 2026 году - опытные твэлы, достигшие сверхглубоких выгораний на АЭС "Limerick".
В нацлаборатории Айдахо новые материалы от "General Electric" испытываются в исследовательском реакторе ATR (самый мощный исследовательский реактор в мире среди действующих), там же проводятся их послереакторные испытания.
Докладчик продемонстрировал также примерный график выполнения работ по программе ATF-топлива (см. ниже).
Как видно, компания рассчитывает завершить лицензирование в США топлива с оболочками ARMOR до конца 2028 года и примерно тогда же приступить к лицензированию топлива с оболочками "IronClad".
