Компания-производитель ядерного топлива Clean Core Thorium Energy объявила, что её запатентованное топливо ANEEL успешно достигло выгорания более 60 ГВт·сут/тU в усовершенствованном испытательном реакторе (ATR) Айдахоской национальной лаборатории.
ANEEL (Advanced Nuclear Energy for Enriched Life — «передовая ядерная энергия для лучшей жизни») было разработано для использования в тяжеловодных реакторах под давлением (PHWR) и реакторах CANDU. Как заявляет Clean Core Thorium Energy, оно может обеспечить значительно улучшенные характеристики при использовании существующих проверенных систем тяжеловодных реакторов, опираясь на «присущие торию превосходные» ядерные, тепловые и физические свойства, при сохранении тех же внешних размеров и конфигурации, что и у используемых в настоящее время тепловыделяющих сборок из природного урана. Топливо сохраняет ту же внешнюю геометрию, что и существующее топливо для PHWR и CANDU, включая 19- и 37-элементные конструкции. Компания утверждает, что оно может использоваться для замены существующих топливных сборок без каких-либо существенных модификаций реактора, снижая эксплуатационные расходы на протяжении жизненного цикла и объёмы отходов, повышая безопасность и толерантность к авариям, а также обеспечивая дополнительную устойчивость к распространению ядерных материалов.
Кампания облучения в усовершенствованном испытательном реакторе включала двенадцать стержневых топливных элементов ANEEL, которые были загружены в реактор в мае 2024 года и были рассчитаны на достижение трёх уровней выгорания: 20, 40 и 60 ГВт·сут/тU. Восемь стержневых элементов превысили первые два целевых показателя выгорания в прошлом году и в настоящее время проходят послереакторные исследования в Комплексе материалов и топлива Айдахоской национальной лаборатории (INL). Менее чем через два года после начала облучения оставшиеся четыре стержневых элемента достигли наивысшего целевого показателя выгорания — более 60 ГВт·сут/тU, что более чем в восемь раз превышает типичное выгорание при выгрузке для традиционных PHWR и реакторов CANDU. После короткого периода охлаждения они будут переданы в Комплекс материалов и топлива.
«Кампания облучения представляет собой важный шаг в получении реальных эксплуатационных данных о топливе ANEEL в реакторных условиях», — заявили в Clean Core Thorium Energy. «Результаты, полученные в ходе послереакторных исследований, дадут детальное представление о поведении топлива, его микроструктуре и характеристиках при высоких уровнях выгорания».
В компании добавили, что «эти испытания подчёркивают потенциал топлива ANEEL радикально улучшить использование топлива в существующих парках реакторов и прокладывают путь к его коммерциализации в ближайшей перспективе».
Компания отметила, что полученные к настоящему времени результаты послереакторных исследований соответствуют данным, опубликованным в научной литературе, и свидетельствуют о том, что топливо ANEEL работает хорошо, причём некоторые испытуемые стержневые элементы демонстрируют лучшее удержание газообразных продуктов деления по сравнению с традиционным топливом UO2. Первоначальные наблюдения также показывают, что топливо ANEEL сохраняет структурную целостность и благоприятное поведение по удержанию газообразных продуктов деления на протяжении всего облучения.
«Превышение выгорания 60 ГВт·сут/тU в усовершенствованном испытательном реакторе знаменует собой важную веху для программы создания топлива ANEEL», — заявил генеральный директор Clean Core Thorium Energy Мехул Шах. «Эта кампания облучения предоставляет значимые эксплуатационные данные и демонстрирует, что торий-HALEU топливо может достигать уровней выгорания, сопоставимых с уровнями топлива для водо-водяных реакторов (PWR), обеспечивая при этом улучшенное использование топлива, повышенные характеристики безопасности, внутреннюю устойчивость к распространению и ощутимое сокращение долгоживущих радиоизотопов в отработавшем ядерном топливе. Нашей целью было внедрение тория в ядерный топливный цикл практическим способом с использованием существующих реакторов, и эта веха представляет собой значительный шаг к достижению этой цели».
«Эта заключительная часть эксперимента по облучению готовилась несколько лет, и я поздравляю Clean Core с их крупным достижением», — добавила Келли Уокер, главный исследователь кампании облучения в INL. «Это был захватывающий проект, который было приятно поддерживать, и я с нетерпением жду возможности узнать, что можно извлечь из предстоящих результатов послереакторных исследований образцов с высоким выгоранием».
В прошлом месяце Clean Core Thorium Energy подписала соглашение с Канадскими ядерными лабораториями (CNL) об изготовлении демонстрационных облучательных сборок своего запатентованного ториевого топлива с высокопробным низкообогащенным ураном (HALEU) типа ANEEL. Демонстрационные облучательные сборки представляют собой полноразмерные топливные сборки ANEEL, аналогичные реальным топливным сборкам реакторов, предназначенные для проведения испытаний на совместимость и облучение. Изготовленные Канадскими ядерными лабораториями на Черч-Риверских лабораториях, эти сборки позволят Clean Core Thorium Energy провести демонстрационное облучение, которое предоставит практические данные в условиях реактора для поддержки будущей квалификации и потенциального развертывания топлива ANEEL в реакторах CANDU и других PHWR. Демонстрационные топливные сборки должны пройти испытания облучением в усовершенствованном испытательном реакторе INL с целевыми уровнями выгорания, превышающими 60 ГВт·сут/тU.
Как заявили в Clean Core Thorium Energy, компания «уже планирует следующий этап: демонстрационное облучение в коммерческом энергетическом реакторе, которое переведет топливо ANEEL из стадии проверенной испытательной концепции в коммерческую реальность».
