В Национальной лаборатории Айдахо (INL) начался ключевой этап испытаний топливных шариков TRISO-X, разработанных компанией X-energy. В течение 13 месяцев их будут облучать в реакторе, чтобы оценить характеристики топлива в различных режимах эксплуатации и получить разрешение на его коммерческое использование.
TRISO-X – это особая версия топлива TRISO, выполненная в виде сферических элементов размером с бильярдный шар. Оно предназначено для высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов, таких как малый модульный реактор (ММР) Xe-100 от X-energy. Частицы TRISO, из которых состоят топливные шарики, содержат топливное ядро из урана, углерода и кислорода, заключенное в три слоя углеродных и керамических материалов. По данным Министерства энергетики США (DOE), такая структура предотвращает выброс радиоактивных продуктов деления, не позволяет топливу расплавиться в коммерческом высокотемпературном реакторе и позволяет выдерживать экстремальное излучение и температуры, значительно превышающие порог для существующих видов ядерного топлива.
Проект испытаний, получивший название XPeRT, предусматривает облучение топлива в Усовершенствованном испытательном реакторе (ATR) Национальной лаборатории Айдахо. Этот водо-водяной реактор под давлением генерирует нейтроны для оценки того, как топливо TRISO-X ведет себя при различных уровнях мощности, температурах и глубине выгорания, соответствующих проектным условиям ММР Xe-100. Последующие исследования в лабораториях INL и Ок-Риджской национальной лаборатории измерят удержание продуктов деления и структурную стабильность топлива во всем диапазоне ожидаемых коммерческих условий эксплуатации.
Дэн Вакс, национальный технический директор программы по усовершенствованному топливу Министерства энергетики США, назвал этот экспериментальный цикл в ATR «огромным шагом» для передовой ядерной энергетики. «Это испытание знаменует собой первое с 2020 года облучение топлива TRISO для перспективных реакторов в INL и первое использование новой экспериментальной установки в ATR, которая делает возможными подобные тесты», – отметил он.
Компания TRISO-X с 2016 года эксплуатирует пилотную установку по производству ядерного топлива в Ок-Риджской национальной лаборатории. В планах – строительство еще двух объектов в Ок-Ридже для коммерческого выпуска своего запатентованного топлива для реакторов Xe-100, который является одним из двух демонстрационных проектов, получающих поддержку в рамках Программы демонстрации передовых реакторов DOE. Строительство первого из этих объектов, TX-1, уже началось. TRISO-X также участвует в пилотной программе DOE по топливным линиям, созданной для формирования внутренней цепочки поставок ядерного топлива для испытаний новых реакторов.
«То, что начиналось в Ок-Ридже как новаторская работа по совершенствованию производства TRISO, теперь играет ведущую роль в квалификации топлива, которое будет питать следующее поколение реакторов», – заявил генеральный директор X-energy Клэй Селл. «TRISO-X воплощает десятилетия американских инноваций в разработке топлива, и эта программа испытаний приближает нас к переосмыслению стандартов безопасности и надежности в ядерной энергетике».
Первое развертывание реактора Xe-100 запланировано на промышленной площадке компании Dow Seadrift на побережье Мексиканского залива в Техасе. Реактор будет снабжать промышленные предприятия как электроэнергией, так и высокотемпературным теплом. Кроме того, X-energy и Amazon заявили о цели ввести в эксплуатацию более 5 ГВт новых ядерных мощностей к 2039 году, начав с совместного плана с коммунальной компанией Energy Northwest из штата Вашингтон по строительству до 12 ММР рядом с действующей АЭС Columbia.
