Росатом расширил программу испытаний МОКС-топлива

Третий цикл испытаний МОКС-топлива в исследовательском реакторе «МИР» начнется после успешного завершения второго этапа программы, целью которой является обоснование безопасности МОКС-топлива для использования в реакторах типа ВВЭР.

Росатом заявляет, что если предлагаемые реакторы ВВЭР-С смогут полностью использовать МОКС-топливо, это сократит использование природного урана на 50% и в течение срока эксплуатации сэкономит примерно столько же средств, сколько составляют капитальные затраты на установку.

Испытания проводятся в Димитровграде Научно-исследовательским институтом атомных реакторов (АО «НИИАР»), входящим в научное подразделение Росатома. МОКС-топливо производится из плутония, выделенного из отработанного ядерного топлива, в смеси с обедненным ураном. Такой подход позволяет перерабатывать отработанное ядерное топливо, тем самым помогая замкнуть топливный цикл.

В ходе первых двух циклов испытаний, которые начались в 2023 году, был достигнут целевой уровень выгорания ядерного топлива, сообщили в Росатоме, и «все топливные элементы сохранили свою герметичность. Программа испытаний рассчитана на шесть циклов, изучается поведение топливных элементов при номинальных рабочих параметрах, а также в режимах нарушения нормальной эксплуатации и проектных аварий».

Российская государственная ядерная корпорация также сообщила, что регулирующий орган (Ростехнадзор) выдал лицензию на тепловыделяющие элементы с МОКС-топливом для проведения комплекса нейтронно-физических экспериментов на критическом испытательном стенде БФС-1. «На основе результатов исследований ученые Росатома намерены обосновать эффективность и безопасность использования МОКС-топлива в реакторах типа ВВЭР (включая будущие усовершенствованные установки)», — говорится в сообщении Росатома.

В России в настоящее время производится МОКС-топливо для реакторов на быстрых нейтронах, в частности для реактора на быстрых нейтронах БН-800 на Белоярской АЭС. Для реакторов ВВЭР разработано уран-плутониевое комбинированное топливо. «Использование МОКС-топлива в реакторах ВВЭР открывает новые возможности. Содержание плутония в несколько раз выше по сравнению с топливом REMIX, и, кроме того, оно содержит обедненный, а не обогащенный уран. В долгосрочной перспективе это позволит оптимизировать экономию на производстве топлива, более гибко использовать регенерированные ядерные материалы и накопленные в промышленности запасы обедненного урана».

Компания заявляет, что если тепловыделяющая сборка ВВЭР на 25% будет оснащена тепловыделяющими элементами на основе МОКС-топлива, а остальные 75% — стандартными тепловыделяющими элементами с обогащенным ураном, «то по содержанию плутония это будет эквивалентно комбинированной тепловыделяющей сборке, полностью состоящей из топливных элементов на основе уран-плутониевого топлива. Рабочее название такой гибридной тепловыделяющей сборки со смешанным типом топлива — «гетерогенный REMIX».

Александр Угрюмов, старший вице-президент по научной и технической деятельности топливной компании Росатома «ТВЭЛ», сказал: «Обоснование использования МОКС-топлива для ВВЭР решает две ключевые проблемы. Во-первых, это повышение экономической эффективности замыкания топливного цикла. В мире известна практика использования МОКС-топлива в легководных реакторах с нагрузкой до трети активной зоны, но эти полномасштабные МОКС-топливные сборки, в отличие от облученного вторичного топлива, не могут быть переработаны после эксплуатации для получения аналогичного топлива. Однако гибридные тепловыделяющие сборки с МОКС-топливными элементами (так называемый «гетерогенный REMIX») могут многократно перерабатываться. Вторая задача связана с полной загрузкой реакторов ВВЭР МОКС-топливом.»

ВВЭР-С представляет собой реактор с водяным охлаждением мощностью 600 МВт. Принципиальным отличием ВВЭР-С от других реакторов ВВЭР является спектральное регулирование «изменения запаса реактивности активной зоны при выгорании топлива из-за изменения соотношения вода-уран и полного отказа от регулирования жидким бором при работе реактора на мощности. В реакторах ВВЭР-S избыточные нейтроны вместо поглощения борной кислотой поглощаются ураном-238», который производит плутоний, новое делящееся топливо. Первые два энергоблока планируется ввести в эксплуатацию в рамках Кольской АЭС-2 в Мурманской области, строительство должно начаться в 2028 году, а ввод в эксплуатацию намечен на 2035 год.