Účastníci konference podrobně zhodnotili aktuální závěry z provozu jaderného paliva v reaktorech VVER v Rusku a v zahraničí, výsledky výzkumu materiálů ozářených ve výzkumných reaktorech, shrnutí spolupráce v rámci programu Nulové selhání a hlavní směry činnosti společnosti TVEL při vývoji nových typů paliva. Celkem proběhlo 30 referátů.

Konferenci zahájil viceprezident pro vědecko-technickou činnost společnosti TVEL Alexandr Ugrjumov, který vystoupil s referátem o posledních výsledcích vývoje nových modifikací palivových souborů pro tradiční partnery společnosti TVEL a o nových perspektivních typech jaderného paliva.

Palivo pro VVER-440 není uzavřenou kapitolou

V oblasti paliva pro reaktory VVER-440 Ugrjumov věnoval pozornost dvěma základním směrům vývoje. První z cest je určená pro jaderné elektrárny Paks v Maďarsku a Loviisa ve Finsku a došlo ke zvýšení obsahu uranu v palivové kazetě a optimalizaci poměru vody a uranu v aktivní zóně. Projekt je nyní ve fázi realizace, konkrétně probíhají zkoušky paliva v podniku OKB Gidropress (součást Rosatomu) a počítá se s tím, že palivo bude poprvé zavezeno do energetického reaktoru v roce 2020.

Druhým směrem jsou palivové kazety bez vnějšího pláště označované jako RK-3, které jsou provozovány s pozitivními výsledky v Kolské jaderné elektrárně v Rusku. Tato konstrukce umožňuje díky lepšímu využití uranu prodloužit palivovou kampaň z 12 na 15 až 16 měsíců při provozu na 108 % nominálního výkonu.

Nová paliva pro VVER-1000/1200

Palivo pro reaktory VVER-1000/1200 se dělí do dvou vývojových větví: TVS-2M (ve výrobě TVS VVER-1200 a plánované palivo TVS-4) a TVSA (určené pro země střední a východní Evropy, modifikace TVSA-12, TVSA-T ad.). V roce 2018 byl zvýšen výkon 6. bloku bulharské jaderné elektrárny Kozloduj na 104 % nominální hodnoty, a to díky palivu TVSA-12, které je do něj postupně zaváženo od roku 2016.
Dále byla do 2. bloku jaderné elektrárny Temelín zavezena nová modifikace paliva TVAS-T.mod.2, která má celou řadu výhod oproti původnímu palivu TVSA-T. Jde především o zvětšení hmotnosti uranu v palivu, které zlepší ekonomiku jeho provozu, a mechanicky odolnější konstrukci s menším hydraulickým odporem, která zlepšuje provozní charakteristiky.

Další vývoj vyžaduje obohacení nad 5 %

Ugrjumov řekl, že další vývoj jaderného paliva s cílem zlepšovat jeho ekonomickou efektivitu, která přímo závisí na množství uranu v palivové kazetě, vyžaduje obohacení nad 5 %. TVEL vyvíjí palivové tablety skládající se z uranu (obohacení do 7 %) a erbia. Zdůraznil, že zvýšení obohacení bude vyžadovat jen malou modernizaci výroby a nebude mít vliv na přepravu čerstvého paliva do elektráren. Erbium jako vyhořívající absorbátor potom zajistí požadovanou úroveň jaderné bezpečnosti.

Tolerantní palivo

Zvýšení maximálního obohacení jaderného paliva je důležité rovněž pro verze paliva ATF (z angl. accident tolerant fuel), které je odolné vůči havarijním podmínkám, používající pokrytí palivových proutků z jiných slitin než zirkonia. Společnost TVEL v současnosti zkoumá několik materiálů, z nichž by mohlo být vyráběno pokrytí paliva ATF včetně tradičních zirkoniových slitin s ochrannými povlaky a slitiny chromu a niklu. Za perspektivní dále považuje palivové tablety obsahující uran a molybden, které mají lepší tepelnou vodivost a větší obsah uranu.

Podle Ugrjumova TVEL v roce 2018 získal pozitivní výsledky z výzkumu jak ochranných povlaků, tak nových materiálů pro palivové tablety. Do konce letošního roku budou různé typy konstrukčních materiálů pro palivo ATF zavezeny do výzkumného reaktoru MIR v institutu NIIAR (součást Rosatomu) a v roce 2020 mají být podle plánů zavezeny do jednoho z energetických reaktorů v Rusku.

Uzavírání palivového cyklu

Ugrjumov rovněž představil projekty TVELu v oblasti uzavírání jaderného palivového cyklu: paliva MOX, REMIX a regenerované palivo. Díky vícenásobné recyklaci použitého jaderného paliva bude možné zlepšit ekonomiku celého palivového cyklu a redukovat objem použitého paliva. Podle Ugrjumova se regenerovaný uran již používá při výrobě paliva pro reaktory RBMK a v jednom bloku VVER-440 Kolské jaderné elektrárny a byly získány zkušenosti s jeho provozem v reaktoru VVER-1000 Kalininské jaderné elektrárny. Regenerovaný uran bude používán podle podepsané smlouvy také v jednom z bloků VVER-1200, které Rosatom staví v zahraničí.

Pro informaci:
Palivová společnost Rosatomu TVEL spojuje podniky na výrobu jaderného paliva, konverzi a obohacování uranu a výrobu obohacovacích centrifug a také výzkumné a konstrukční instituty. Společnost je jediným dodavatelem paliva pro jaderné elektrárny v Rusku. V souhrnu dodává palivo pro 72 energetických reaktorů ve 14 zemích světa, pro výzkumné reaktory v 8 zemích a pro transportní reaktory ruské flotily jaderných ledoborců. Každý šestý energetický reaktor na světě běží na palivu vyrobeném TVELem.