В рамках стратегического проекта «Прорыв» специалисты Топливного дивизиона госкорпорации «Росатом» успешно изготовили и провели приемку уникальной тепловыделяющей сборки (ТВС) ОС-5. Ее ключевая особенность — применение передовой технологии жидкометаллического подслоя на основе натрия в сочетании с нитридным уран-плутониевым топливом (СНУП).
Суть инновации
Впервые в мире под стальную оболочку тепловыделяющего элемента (твэла) был помещен металлический натрий. Этот жидкометаллический слой выполняет роль эффективного теплового контакта, «обволакивая» топливные таблетки из смеси нитридов урана и плутония.
Проведенные расчеты и исследования демонстрируют, что данное решение позволит существенно улучшить эксплуатационные характеристики твэлов, предназначенных для перспективных реакторов IV поколения на быстрых нейтронах. Ожидаемые преимущества:
- Снижение рабочей температуры топлива при сохранении параметров теплоносителя.
- Уменьшение распухания топливной таблетки под воздействием радиации, что снижает механическое давление на оболочку твэла и минимизирует риск ее разгерметизации.
- Повышение экономической эффективности и эксплуатационной надежности ядерного топлива в целом.
Стратегический контекст: проект «Прорыв»
Разработка сборки ОС-5 является частью масштабной программы по созданию высокоэффективного СНУП-топлива для инновационного энергоблока БРЕСТ-ОД-300. Этот реактор на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем строится в Северске (Томская область) в составе Опытно-демонстрационного энергокомплекса (ОДЭК), который станет первым в мире объектом с замкнутым ядерным топливным циклом.
С 2014 года научные и инженерные команды «Росатома» ведут опытно-промышленную эксплуатацию СНУП-топлива в реакторе БН-600 на Белоярской АЭС. Последующие исследования облученных твэлов позволяют экспериментально подтверждать и поэтапно увеличивать целевой показатель — глубину выгорания топлива.
Мнение экспертов
Михаил Скупов, руководитель профильного проекта, заместитель директора Бочваровского института:
«Первая партия СНУП-топлива для БРЕСТ-ОД-300 рассчитана на выгорание в 6% тяжелых атомов. Наша цель — поэтапно довести этот показатель до 12%. Для испытаний в реакторе БН-600 уже применяются инновационные решения, такие как специальные выемные контейнеры. Сборка ОС-5 с жидкометаллическим подслоем — это революционный шаг в развитии нитридного топлива. Именно с ней мы планируем достичь проектных параметров для реакторов будущего».
Александр Угрюмов, старший вице-президент по научно-технической деятельности АО «ТВЭЛ»:
«Разработка СНУП-топлива имеет стратегическое значение. Нитридное топливо обладает более высокой плотностью по сравнению с оксидным (МОКС-топливом), что потенциально повышает его экономическую эффективность. Изначально оно создается для реакторов со свинцовым теплоносителем, таких как БРЕСТ-ОД-300 и перспективный БР-1200, но может найти применение и в натриевых реакторах (БН-1200М). Наша конечная цель — не только реализовать преимущества замкнутого топливного цикла, но и обеспечить конкурентоспособность атомной генерации на энергорынке».
Дальнейшие шаги
Инновационная сборка ОС-5 была изготовлена на Сибирском химическом комбинате (Северск) в кооперации с предприятиями различных дивизионов «Росатома». После получения необходимых разрешений от Ростехнадзора она будет направлена для опытно-промышленных испытаний в реактор БН-600 на Белоярской АЭС.
Источник : пресс-релиз РОСАТОМ