Ученые завершили новые этапы исследований в рамках программы разработки российского «толерантного» ядерного топлива АТС нового поколения легководных реакторов, в том числе российских ВВЭР и водо-водяных реакторов (PWR) зарубежного дизайна.
В настоящее время проводится четвертый цикл испытаний опытных твэлов АТФ для реакторов ВВЭР. В испытаниях, которые продолжаются с начала 2019 года, задействованы четыре комбинации материалов топливной композиции и оболочек твэлов. Топливные таблетки изготавливаются как из штатного диоксида урана, так и из плотного уран-молибденового сплава, оболочки - из традиционного циркониевого сплава, покрытого жаростойким хромовым покрытием, а также из хромоникелевого сплава.
В то же время начаты реакторные испытания новых твэлов с уран-силицидным топливом для ВВЭР и PWR. Технология изготовления топливных таблеток из дисилицида урана разработана учеными Научно-исследовательского института неорганических материалов им. А.А. Бочвара (ВНИИНМ, входит в состав ТВЭЛ) в Москве, который координирует все отраслевые исследования по АТФ. Топливная композиция на основе дисилицида урана имеет ряд преимуществ. Высокая плотность и содержание урана делает возможным переход к более длительным топливным циклам без увеличения обогащения урана-235. Он также обладает высокой теплопроводностью в сочетании с низкой теплоемкостью, что означает меньший запас тепла в активной зоне реактора и более низкие температуры оболочек твэлов в аварийных ситуациях. Еще одним преимуществом является более низкая рабочая температура топливной таблетки по сравнению с диоксидом урана, что улучшает характеристики топлива.
С сентября 2021 года на энергоблоке № 2 Ростовской АЭС (реактор ВВЭР-1000) проходит первый полуторагодичный цикл опытно-промышленной эксплуатации комбинированных ТВС, содержащих 12 твэлов АТФ с инновационной оболочкой из хромо- никелевый сплав 42ХНМ, а также циркониевый сплав с хромированием.
«Программа разработки и тестирования топлива ATF систематически осуществляется в нескольких ключевых областях. Это предполагает не только выбор оптимального сочетания материалов на основе полученных результатов, но и поэтапное внедрение этих материалов в топливо для более широкой энергетики», — отметил старший вице-президент по научно-технической деятельности ТВЭЛ. Александр Угрюмов. «Для первых опытных твэлов ВВЭР-1000 с ATF-оболочкой в будущем мы сможем рассмотреть возможность использования как минимум трех различных топливных композиций, имеющих все необходимые научные обоснования безопасности».