Бързите реактори произвеждат повече гориво, отколкото използват

Работим над нови модификации на ТВС-Квадрат спрямо нуждите на конкретни реактори, споделя Александър Угрюмов, вицепрезидент на горивната компания на „Росатом“ – ТВЕЛ, специално за 3е-nеws

Енергетика / Анализи / Интервюта
Маринела Арабаджиева
1212
Бързите реактори произвеждат повече гориво, отколкото използват

Източник: Росатом

- Г-н Угрюмов,  атомните технологии се развиват много бързо. Това от своя страна изисква и напредък по отношение на ядреното гориво и неговата ефективност и безопасност. Какви са последните разработки на ТВЕЛ в тази област?

 - Работим в много области, но това, което би било най-интересно за вашите читатели, са новите конструкции на гориво за реактори ВВЕР-1000. В случая българската АЕЦ „Козлодуй“ е един от най-добрите примери за внедряване на ново гориво. Миналата година в шести енергоблок завърши внедряването на гориво четвърто поколение ТВСА-12. Тоест, активната зона на реактора вече е изцяло заредена с гориво с нова конструкция. Освен това още през 2018 г. енергоблокът бе приведен в експлоатация на повишена мощност от 104%, и това позволява вече трета година подред да се произвежда повече енергия и да се подобрят финансовите показатели.

 

Още по темата

През 2021 г. ще стане една календарна година, в която реакторът ще работи с пълно зареждане на ТВСА-12, и това трябва изцяло да демонстрира преимуществата на новото гориво. Става дума за по-голяма дълбочина на изгаряне, по-нисък разход на свежо гориво, по-малък обем на отработено гориво, намаляване на разходите по управление на отпадъците. Всичко това значително подобрява икономиката на горивния цикъл.

Ние прилагаме индивидуален подход към всеки възложител. През тази година в един от блоковете ВВЕР-1000 на чешката АЕЦ „Темелин“ също завърши привеждането на активната зона към гориво четвърто поколение – ТВСА-Т.mod.2. С всички наши възложители на гориво за ВВЕР-440 в страните от Европейския съюз реализираме проекти по внедряване на нови решения за горивото и горивния цикъл. Това са АЕЦ в Унгария, Чехия, Словакия и Финландия. В някои от тези страни енергоблоковете ВВЕР-440 произвеждат половината или повече от половината от цялата електроенергия в страната.

  - Разкажете повече за производството на РЕМИКС горивото за ядрени енергоблокове от типа на ВВЕР? 

- РЕМИКС е гориво за ВВЕР, което се произвежда от отработено ядрено гориво. Това е смес на регенериран уран с плутоний. Внедряването на такова гориво ще помогне за значително съкращаване на потреблението на уран, намаляване на обемите на отработено гориво и отпадъци, преработка на облъченото гориво вместо съхранението му. За операторите на АЕЦ при внедряване на такова гориво няма да са нужни никакви инвестиции в модернизацията на реакторната инсталация и другото оборудване – там няма много плутоний, всички свойства са почти същите, както при обикновеното гориво.

Тази година е знакова за нас от гледна точка на РЕМИКС горивото. Първо, завършихме 5-годишна програма по облъчване на опитни топлоотделящи елементи РЕМИКС в реактора ВВЕР-1000 на Балаковската АЕЦ. Междинните резултати са много добри. Второ, в Сибирския химически комбинат в Томска област създадохме опитно производство на пълноценни горивни касети с РЕМИКС гориво за ВВЕР-1000. Очакваме приемането на първата партида горивни касети РЕМИКС, която след това може да бъде заредена в реактора.

Фактически РЕМИКС горивото е решение за затворен горивен цикъл при реакторите тип ВВЕР. Особеност на руската атомна енергетика е създаването на двукомпонентна атомна енергетика с реактори както на топлинни, така и на бързи неутрони със затворен горивен цикъл. Разликата  при бързите реактори е в това, че те всъщност произвеждат повече гориво, отколкото използват. Като се има предвид, че при класическата атомна енергетика ценният продукт е по-малко от 1% от природния уран – делящият се изотоп на уран 235 – то по този начин, чрез затваряне на горивния цикъл, включвайки в него уран и плутоний, ще е възможно да увеличим количеството енергия, което човечеството може да получи от природния уран - на практика 100 пъти. Но за това е нужно специално гориво. Сега привеждаме най-мощния в света бърз реактор БН-800 на Белоярската АЕЦ към МОКС-гориво – оксидно уран-плутониево гориво за бързи реактори, в което се използва обеднен уран.

През тази година в Северск започнахме строителството на уникален иновационен реактор на бързи неутрони БРЕСТ-ОД-300, в който ще се използва нитридно уран-плутониево СНУП-гориво, което е по-плътно. На същата площадка ще построим напълно автоматизиран завод за производство на такова гориво и модул за преработка на облъчено гориво. Това ще е един уникален в световната енергетика обект – енергоблок с реактор на бързи неутрони и затворен горивен цикъл.

-Започна ли производството на гориво ТВС – Квадрат и какви нови подобрения може да очакваме там?

В Новосибирския завод за химически концентрати, където се произвежда и горивото за АЕЦ „Козлодуй“, създадохме участък за производството на гориво ТВС-Квадрат за реактори западен дизайн PWR в промишлени мащаби. През миналата година завършихме опитно-промишлената експлоатация на такова гориво в един от енергоблоковете на АЕЦ „Рингхалс“ в Швеция, това е реакторът PWR-900. Нашите касети потвърдиха заявените технически характеристики, сега в един от шведските научни центрове приключва основният етап на следреакторните изследвания.

Продуктът определено е интересен за пазара. Водим преговори с операторите в различни региони, работим над нови модификации на ТВС-Квадрат спрямо нуждите на конкретни реактори. Умеем да произвеждаме ядрено гориво за реактор PWR и имаме референтен опит от експлоатацията му. ТВС-Квадрат е реална възможност за операторите на АЕЦ да диверсифицират доставките на ядрено гориво.

- По прогноза на Организацията за икономическо сътрудничество и развитие, през следващите 10 – 20 години на пазара на гориво за АЕЦ ще доминира толерантното ядрено гориво. Постижим ли е такъв напредък?

- ТВЕЛ, както и другите водещи производители, ще успее за удовлетвори потребностите на пазара от толерантно гориво. Приключваме вече трети цикъл изпитания в изследователските реактори на така нареченото „толерантно“ гориво ATF за реактори ВВЕР и PWR, а през септември тази година започнахме опитната експлоатация на това гориво в реактор ВВЕР-1000 на Ростовската АЕЦ. Гаранцията за недопускане на тежки последици за енергоблока дори при сериозни инциденти ще бъде голямо постижение за повишаването на обществената приемливост на атомната енергетика.

ТВЕЛ провежда изследвания едновременно в няколко направления. Това е нанасянето на хромово покритие върху обвивките на топлоотделящи елементи от традиционна циркониева сплав, замяна на материала на обвивката с хром-никелова сплав, а също преразглеждане на самата горивна композиция, която винаги се е използвала в енергийните реактори – замяна на урановия диоксид с метално уран-молибденово гориво.

Какво точно ще бъде горивото от ново поколение на безопасност зависи не само от техническите свойства, но и от икономическия ефект за АЕЦ при внедряване на новото гориво. Какви нови възможности могат да получат атомните електроцентрали при избора на един или друг вариант? Има два основни начина за подобряване на икономиката на реактора, без да се повишава обогатяването на урана над 5% -  удължаване на горивните цикли и понижаване на себестойността на горивото. Използването на по-плътно гориво за ATF ще направи възможни и двата варианта. Това е и уран-молибденовото гориво, чиито изпитания вече се извършват в реактор,  и урановият дисилицид, който също смятаме за перспективен материал и планираме да пристъпим към облъчване в реактора. Тези композиции притежават не само висока топлопроводимост, но и плътност, което означава, че могат да съдържат повече уран. Това ще позволи или намаляване на обогатяването на уран, тоест, да се направят икономии на етап обогатяване и да се купи горивото по-евтино, или удължаване на горивния цикъл от 18 на 24 месеца, с други думи АЕЦ ще може да изработи и продаде повече електроенергия.

-Световната ядрена асоциация (WNA) наскоро публикува докладът си за пазара за ядрено гориво, който задава тенденциите за развитие на технологиите. Какви са  изводите от този анализ?

- Прегледът на пазара на ядрено гориво на WNA е важен източник на информация и наши експерти участваха в дискусиите при подготовката на доклада. Изцяло подкрепяме прогнозираното развитие на ядрената енергетика и плановете за разширяване на атомния парк в световен мащаб. Като най-голям участник в този пазар разбираме, че прогнозите за ръст се отнасят не само за инсталираните енергийни мощности, но и за търсенето на продукцията и услугите от ядрения горивен цикъл. Отбелязваме нарастващия интерес към разработването на иновационно ядрено гориво – сложен високотехнологичен продукт, чието производство включва проектиране, проучване и разработване, лицензиране, висока степен на персонализация по тип реактори – тоест всичко, което сме готови да предложим на нашите партньори.

- Как развитието на малките модулни реактори променя пазара на гориво за атомните централи, предвид това, че използват отработено ядрено гориво?

- Отработеното гориво може да се използва във всеки реактор, включително в комерсиалните реактори с голяма мощност. Ние го доказваме със собствения си пример. Предприятията ни повече от 60 години произвеждат ядрено гориво за атомни ледоразбивачи. На борда на първата в света плаваща АЕЦ „Академик Ломоносов“ в Чукотка работят две реакторни инсталации тип КЛТ-40. Правим и гориво за ледоразбивачи от ново поколение по проекта „Арктика“ с реактори РИТМ-200. Разработихме гориво за бъдещи свръхмощни ледоразбивачи „Лидер“ с реактор РИТМ-400. Проектът за първата в Русия наземна АЕЦ с малка мощност ще се реализира на базата на реакторна инсталация РИТМ-200 като работим по обосновката на горивото. Площадката за проекта е избрана в Източен Сибир в Република Якутия.

Връщайки се към Вашия въпрос, ние не виждаме как пазарът на гориво може да се промени заради реакторите с малка мощност. Той може да бъде променен от новите радиохимични технологии за ядрено рециклиране. Планираме да предоставим на световния пазар услугите по балансиран ядрен горивен цикъл. Най-просто казано, предлагаме преработка на облъченото ядрено гориво от ВВЕР и доставка в електроцентралата на свежо гориво, произведено от отработеното, от което ще извличаме най-радиоактивните продукти и ще ги рециклираме (специалистите казват „доизгаряме“) в бързите реактори.

- ТВЕЛ е основен доставчик на ядрено гориво за АЕЦ Козлодуй в България от самото начало на атомната централа. Как се развиваха досега отношенията ви и какво да очакваме предвид изискването на ЕС за разнообразяване на доставките?

- Поддържаме професионални и топли отношения с АЕЦ „Козлодуй“. Неотдавна на семинар, посветен на горивото за ВВЕР-1000, отбелязахме високото ниво на нашето сътрудничество и диалог по всички въпроси. Работим преди всичко за нашите клиенти и се стараем да направим атомната енергетика още по-ефективна, конкурентоспособна и безопасна. Що се отнася до пазарните и търговските въпроси, както и преди, сме готови да предлагаме на операторите на АЕЦ най-ефективното и съвременно гориво при максимално привлекателни условия. Останалото е решение на самите оператори. При всички случаи конкуренцията на световния пазар е добър стимул за развитие на продукцията и компанията като цяло.

Ключови думи към статията:

Коментари

Още от Анализи / Интервюта:

Предишна
Следваща