Китай продолжает разработку MOX-топлива для быстрых реакторов, и вступление в строй реактора CEFR поможет республике в реализации её планов. Одновременно китайские атомщики не забывают и об альтернативном топливе, в качестве которого они выбрали металл.
Дорожная карта
В докладе, подготовленном группой авторов из китайского института атомной энергии (CIAE), показаны основные стадии создания топлива и мощностей по переработке ОЯТ для нужд быстрой программы КНР. Текст доклада доступен в базе данных МАГАТЭ INIS.
В настоящее время Китай располагает быстрым натриевым реактором CEFR, чья электрическая мощность заявлена как 20 МВт(эл.). В планах у республики - строительство блоков с быстрыми натриевыми реакторами CDFR. Считается, что проекты CDFR должны быть сделаны на основе проекта российского БН-800.
В дорожной карте развития топливной инфраструктуры КНР появление MOX-топлива для реактора CEFR запланировано примерно на 2015 год. MOX-топливо для CDFR будет производиться в промышленных масштабах ближе к 2020 году.
Переход на альтернативное топливо для китайских быстрых реакторов запланирован на вторую половину 2020-ых годов - ориентировочно, на 2029-2030 годы. В качестве такового китайские специалисты выбрали смешанное металлическое топливо с циркониевой матрицей U-PuU-Zr. Но к 2020 году должны завершиться реакторные испытания уранового металлического топлива U-Zr.
Демонстрационные установки по переработке ОЯТ тепловых реакторов входят в строй в Китае уже в наши дни. В промышленных масштабах переработка стартует сразу после 2020 года.
История MOX-топлива в Китае
История MOX-топлива в Китае берёт начало в 80-ых годах, когда в китайских лабораториях впервые были получены MOX-таблетки.
В 90-ые годы интерес к MOX перешёл в практическую плоскость. Был инициирован проект по проведению "предварительных исследований" по возможности использования смешанного топлива. Правда, в то время Китай ориентировался на применение MOX в тепловых реакторах по французскому образу и подобию.
В XXI веке была построена экспериментальная технологическая линия по фабрикации MOX-топлива. В институте CIAE была создана лаборатория для работы по этому направлению. Началось проектирование MOX-кассет для реактора CEFR.
Общая площадь производственных помещений экспериментальной линии по фабрикации MOX-топлива составляет 1400 м2, а её производительность заявлена как 500 кг тяжёлых металлов в год.
Экспериментальная линия по фабрикации MOX-топлива (внешний вид здания)
Экспериментальная линия по фабрикации MOX-топливаРеактор CEFR и исследовательские планы
Реактор CEFR призван сыграть в быстрой программе Китая особую роль. Прежде всего, реактор будет использоваться для обкатки в деле MOX-топлива китайского производства. Другое его предназначение - проведение испытаний перспективных конструкционных материалов и альтернативного топлива.
Проект MOX-кассет для CEFR уже готов. По геометрии они будут слабо отличаться от урановых предшественников.
Останутся неизменными длина и число твэлов. Более толстой станет оболочка твэлов - 0,4 мм вместо 0,3 мм. Соответственно, внешний диаметр топливной таблетки уменьшится с 5,2 до 5,05 мм. Самое серьёзное изменение ожидает материал оболочек твэлов - вместо российской стали ЧС68 там появится сталь 316(Ti)SS.
Обогащение по плутонию в MOX-топливе для CEFR предусматривается как 25%.
Активная зона CEFR даёт персоналу и физикам достаточно гибкости при планировании экспериментов. Первый внутренний ряд кассет отражателя может быть заменён на топливные сборки. Первый и третий ряды кассет отражателя меняются, при необходимости, на кассеты бланкета. Экспериментальные сборки могут устанавливаться как в зоне топливных кассет, так и в зоне кассет рефлектора.
Некоторые детали экспериментальной программы на реакторе CEFR уже известны.
Горячая камера для проведения неразрушающего анализа на реакторе CEFRВ 2013 году на нём пройдут материаловедческие испытания образцов из стали 316(Ti)SS, выбранной как конструкционный материал для будущих MOX-сборок.
В 2013-2014 годах китайские специалисты проведут облучение образцов топлива с добавкой нептуния. Эти работы должны производиться в рамках совместного проекта с Евросоюзом.
В 2015 году начнутся реакторные испытания образцов модифицированных сталей, способных в будущем заменить 316(Ti)SS. Такими пока рассматриваются сталь 316(Ti)SS Mod или сталь 15-15TiSS.
Наконец, в том же 2015 году китайские атомщики приступят к облучению на CEFR образцов ферритно-мартенситных сталей. В России такие стали - например, ЭП450 - рекомендованы как штатные материалы чехлов ТВС.