Внедрение ТВС-4 позволит снизить топливную составляющую в себестоимости электроэнергии на 2-4%
В г. Сочи состоялась отраслевая научно-техническая конференция «Ядерное топливо нового поколения для АЭС», организованная АО «ТВЭЛ». В мероприятии приняли участие более 90 экспертов российской атомной отрасли, включая представителей госкорпорации «Росатом», Топливной компании ТВЭЛ, АО «Концерн Росэнергоатом» и атомных электростанций, а также научно-исследовательских и конструкторских организаций, участвующих в создании ядерного топлива.
Открывая конференцию, советник генерального директора госкорпорации «Росатом» Владимир Асмолов в своём докладе обрисовал основные стратегические направления развития ядерной энергетики России в XXI веке, реализация которых должна стать приоритетом в том числе для топливного дивизиона. Ключевая задача - переход к двухкомпонентной структуре атомной энергетики на основе замкнутого ядерного топливного цикла с реакторами как на тепловых, так и на быстрых нейтронах. Это позволит обеспечить синергетический эффект для развития обоих компонентов, минимизировать риски, связанные с ресурсной базой, значительно сократить объемы образующегося отработанного ядерного топлива. В части развития технологий ВВЭР основные задачи связаны с повышением маневренности реакторной установки, спектральным регулированием потока нейтронов, созданием ВВЭР на сверхкритических параметрах теплоносителя, внедрением новых конструкционных материалов ядерного топлива.
Директор департамента по научно-технической деятельности АО «ТВЭЛ» Алексей Долгов рассказал о ближайших перспективах разработки и внедрения новых поколений ядерного топлива для легководных реакторов в России и за рубежом.
В частности, для реакторов ВВЭР-1000 ключевая задача - переход на использование топлива четвёртого поколения, созданного на базе двух основных конструкций тепловыделяющих сборок - ТВСА и ТВС-2М. В настоящее время новейшие конструкции ТВСА-12 и ТВСА-Т.mod.2 уже эксплуатируются на АЭС «Козлодуй» в Болгарии и АЭС «Темелин» в Чехии соответственно. На основе ТВС-2М создано топливо четвёртого поколения ТВС-4 с увеличенной ураноёмкостью, к которому проявляют активный интерес зарубежные заказчики. Оценки показывают, что внедрение ТВС-4 позволит снизить топливную составляющую в себестоимости электроэнергии на 2-4%.
По словам Алексея Долгова, дальнейшие пути оптимизации экономической эффективности ядерного топлива, связаны с необходимостью повышения обогащения по изотопу урана-235 более 5% с использованием эрбия в качестве выгорающего поглотителя (в рамках рассматриваемых топливных циклов - до 7%). Освоение и развитие этой технологии позволит в перспективе внедрить на АЭС топливные циклы длительностью 24 месяца (сейчас продолжительность циклов для реакторов ВВЭР составляет 12-18 месяцев). Кроме того, возможность повышения обогащения урана на уровне более 5% необходима для создания толерантного топлива с оболочками из нециркониевых сплавов, обладающими большим паразитным поглощением нейтронов.
О разработке толерантного топлива, устойчивого к запроектным авариям, подробно рассказал заместитель генерального директора ВНИИНМ им. А.А. Бочвара Владимир Новиков. По его словам, до конца 2018 года на Новосибирском заводе химконцентратов (ПАО «НЗХК») планируется завершить изготовление первых экспериментальных ТВС типа ВВЭР и PWR, которые будут загружены для испытаний в петлю исследовательского реактора «МИР» ГНЦ НИИАР в г. Димитровград. Твэлы этих топливных кассет будут обладать как циркониевыми оболочками с хромовым покрытием, так и оболочками из хром-никелевого сплава 42ХНМ. При этом топливные таблетки будут изготовлены как из традиционного диоксида урана, так и из уран-молибденового сплава с повышенной плотностью и теплопроводностью. Таким образом, в экспериментальных ТВС будут использованы твэлы с четырьмя различными сочетаниями материалов оболочки и топливной матрицы.
До конца 2020 года планируется загрузить ТВС с отдельными твэлами в толерантном исполнении в один из коммерческих реакторов в России. Как отметил Владимир Новиков, на следующем этапе учёные топливного дивизиона Росатома также планируют также изготовить и испытать уран-силицидные таблетки для возможного использования в составе толерантного топлива.
«Результаты и ключевые направления работы организаций отрасли, представленные в докладах на конференции, а также характер экспертных дискуссий показывают, что все предприятия топливного, машиностроительного и электроэнергетического дивизионов Росатома вместе с ведущими российскими научными институтами движутся в едином направлении, решая общие стратегические задачи в области ядерного топливного цикла. Повышение надёжности и экономической эффективности российского ядерного топлива, расширение его ресурсной базы будет способствовать не только развитию российской атомной энергетики, но и укреплению позиций Росатома на зарубежных рынках», - отметил вице-президент по научно-технической деятельности АО «ТВЭЛ» Александр Угрюмов.