На Ростовской АЭС завершается тестирование «противоаварийного» ядерного топлива

Специалисты «Росатома» перешли к решающей фазе испытаний топлива нового поколения, способного кардинально повысить безопасность атомной энергетики. Речь идет не просто о модернизации, а о внедрении технологии, которая, по замыслу разработчиков, должна свести к минимуму риск аварийных ситуаций даже в случае отказа систем охлаждения. В настоящее время на энергоблоке №2 Ростовской АЭС стартовал третий, заключительный этап реакторных испытаний экспериментальных тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов), относящихся к классу ATF (Advanced Technology Fuel).

Хром против циркония: как меняется конструкция ядерного топлива

Ключевое отличие инновационных ТВЭЛов от стандартных — в материалах оболочки. В активную зону реактора ВВЭР-1000 загружены двенадцать опытных образцов, разделенных на две группы. Первая партия (шесть штук) использует оболочку из хром-никелевого сплава 42ХНМ, который демонстрирует высокую устойчивость к окислению при экстремальных температурах. Вторая группа — это ТВЭЛы на основе традиционного циркониевого сплава, но с дополнительным защитным хромовым покрытием. Именно эти барьерные технологии призваны предотвратить паро-циркониевую реакцию, которая стала одной из причин разрушения оболочек на АЭС «Фукусима-1». Испытания проходят в штатном режиме в составе топливных кассет ТВС-2М. Полный цикл проверки разделен на три этапа, каждый продолжительностью 18 месяцев. Завершение третьего этапа означает, что экспериментальные сборки отработают в условиях нейтронного облучения и высоких температур в общей сложности 4,5 года.

Послереакторные исследования: главный экзамен для ATF

По окончании текущего цикла на Ростовской АЭС запланирован планово-предупредительный ремонт. В ходе этих работ тестовые кассеты будут извлечены из активной зоны. Однако на этом проверка не закончится — напротив, начнется самый важный этап. Каждый из двенадцати экспериментальных ТВЭЛов отправят в «горячие» лаборатории для так называемых послереакторных исследований. Специалистам предстоит изучить изменение структуры материалов, их механические свойства и коррозионную стойкость после длительного облучения. Для получения официального квалификационного статуса технологии ATF предстоит пройти еще один рубеж. В будущем в один из действующих реакторов планируется загрузить уже не дюжину опытных образцов, а полноценную топливную сборку, состоящую из 312 ТВЭЛов нового типа. Только после успешной кампании с полным набором элементов можно будет говорить о готовности к серийному внедрению. Параллельно с испытаниями на Ростовской АЭС разворачивается производственная база. Чепецкий механический завод уже подготовил линию для нанесения хромового покрытия на циркониевые трубки-оболочки. Первая опытная партия таких изделий прошла приемку и признана соответствующей техническим требованиям. В атомной отрасли уже несколько лет идет глобальная работа по созданию толерантного к авариям топлива. Идея заключается в том, чтобы оболочка ТВЭЛа выдерживала перегрев до 1200-1300°C без разрушения и активного выделения водорода. Ранее подобные разработки велись преимущественно в США и Франции, однако российские инженеры выбрали собственный путь, сфокусировавшись на хромовых покрытиях и жаропрочных никелевых сплавах. Успешная квалификация ATF-топлива способна изменить подход к лицензированию атомных станций. Если новые ТВЭЛы подтвердят заявленные характеристики, это может снизить требования к системам аварийного охлаждения активной зоны и уменьшить зону планирования защитных мероприятий вокруг АЭС. Для атомной энергетики это означает не просто повышение безопасности, но и улучшение экономических показателей за счет упрощения некоторых инженерных систем.