Новосибирск, 28 декабря, 2018, 11:50 — ИА Регнум. 27 декабря на Новосибирском заводе химических концентратов (НЗХК), входящем в состав Росатома, завершено изготовление двух экспериментальных толерантных тепловыделяющих сборок (ТВС) с ядерным топливом для реакторов типа ВВЭР и PWR.

«Толерантный» в данном случае технологический термин, для атомной энергетики это слово имеет исключительно положительный смысл. Разработка новых видов топлива, устойчивых к нагрузкам, возникающим при запроектных авариях, началась одновременно в нескольких странах сразу после анализа причин, вызвавших взрывы реакторной установки на японской АЭС «Фукусима-1» в марте 2011 года. Топливные таблетки в активной зоне реактора находятся внутри тепловыделяющих элементов — тонкостенных трубках, выполненных из сплавов на основании циркония. Цирконий — металл, наиболее уверенно «справляющийся» со всеми нагрузками внутри реактора: высокими уровнями радиации, температуры и давления. Однако в том случае, если перестают работать циркуляционные насосы, как это произошло на АЭС «Фукусима-1», температура воды стремительно растет из-за продолжающихся ядерных реакций в ядерном топливе, в результате вода достаточно быстро превращается в пар. Водяной пар вступает в химическую реакцию с цирконием тепловыделяющих элементов (твэлов), при этой реакции происходит выделение дополнительного большого количества тепла и большого количества водорода, что, в конечном счете, и привело к разрушительному взрыву. Задача, стоящая перед атомщиками всего мира — найти способ надежно защитить цирконий от возможного контакта с водой, тем самым обеспечив дополнительную гарантию безопасности реакторной установки. Еще один вариант избежать «циркониевых проблем» — подобрать новый сплав для трубок твэлов, в котором циркония просто нет. При этом не должна измениться теплопроводность оболочки твэлов — она должна обеспечивать отвод тепла ядерных реакций. А самым оптимальным вариантом будет еще и увеличение теплопроводности топливных таблеток внутри твэлов, чтобы гарантировать защиту урана от перегрева из-за происходящих в нем ядерных реакций.

Изготовленные в Новосибирске экспериментальные ТВС состоят из твэлов с четырьмя различными сочетаниями конструкционных материалов оболочки и топливной матрицы. Топливные таблетки изготовлены как из традиционного диоксида урана, так и уран-молибденового сплава с повышенной плотностью и теплопроводностью. В качестве материалов оболочек твэлов использованы циркониевый сплав с хромовым покрытием, а также хром-никелевый сплав. ТВС прошли заводские испытания, впереди — испытания в исследовательских реакторах в Димитровграде, и только после этого ТВС будут испытаны в реакторах АЭС, чтобы специалисты определили, какой из четырех вариантов окажется оптимальным.

Внедрение «безаварийного» ядерного топлива имеет ключевое значение для вывода системной безопасности и надежности атомной энергетики на качественно новый уровень. В настоящее время над созданием такой технологии научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы идут в еще нескольких странах, это направление является наиболее конкурентным в мировом атомном проекте.