Активные зоны и топливо Печать

altОдним из важных самостоятельных направлений деятельности АО "ОКБМ Африкантов" в рамках проектирования и создания установок для флота, а также  атомных станций малой мощности является разработка и комплексное научно-техническое обоснование активных зон ядерных реакторов. Данное направление включает разработку конструкции, обоснование механической прочности, физических и теплотехнических характеристик активных зон, ядерной безопасности и ресурсной надежности, проведение необходимых расчетов и экспериментальных исследований на стендах.


Указанные работы выполняются в кооперации с ведущими научными институтами отрасли, прежде всего, с АО "ВНИИНМ", НИЦ "Курчатовский институт", АО "ГНЦ НИИАР", а также с предприятием-изготовителем – ПАО "МСЗ".


С момента ввода в эксплуатацию первой ледокольной РУ для гражданского атомного флота в АО "ОКБМ Африкантов" было разработано более двух десятков проектов активных зон, доведенных до стадии изготовления и эксплуатации. Совершенствование элементной базы активных зон от проекта к проекту, а также проведение послереакторных материаловедческих исследований отработавших ТВС  обеспечили непрерывное повышение их ресурсных и технико-экономических характеристик.


В настоящее время серийные активные зоны для атомных ледоколов обеспечивают их интенсивную эксплуатацию в течение 5-7 лет. Топливо активных зон атомных ледоколов в маневренных условиях эксплуатации обеспечивает среднее выгорание выгружаемого топлива в 1,4 раза превышающее достигнутое в энергетических реакторах типа ВВЭР и PWR. При этом отсутствует выход продуктов деления в теплоноситель, что обеспечивает высокие радиационно-экологические показатели реакторной установки.


Разработаны и запущены в серийное производство активные зоны для действующих и строящихся подводных лодок, удовлетворяющие существующим и перспективным требованиям ВМФ по надёжности, безопасности, экономичности, длительности кампании и сроку службы, стойкости в условиях экстремальных внешних воздействий. Созданы все научно-технические основы для разработки активной зоны с кампанией на весь срок службы корабля на базе уникальных отечественных материалов и освоенной промышленной технологии. Использование такой активной зоны позволит обеспечить повышение темпов и эффективности использования корабля, а также существенное сокращение эксплуатационных затрат, связанных с ядерным топливом.


Коллективом разработчиков активных зон АО «ОКБМ Африкантов» совместно с АО «ВНИИНМ», НИЦ «Курчатовский институт» и ПАО «МСЗ» разработан и утвержден в 2008 г. технический проект кассетной активной зоны, удовлетворяющей международным требованиям нераспространения, для первой в мире плавучей АЭС на базе РУ КЛТ-40С («Академик Ломоносов»).


Два изготовленных комплекта активной зоны для ПЭБ в 2011 году успешно прошли приемочные испытания и планируются к загрузке в реакторы ПЭБ в 2019 году.


В 2014 году на базе усовершенствованной кассетной ТВС разработан и утвержден технический проект активной зоны для строящегося универсального атомного ледокола проекта 22220 («Арктика»). В 2016 году два изготовленных комплекта прошли нейтронно-физические испытания на стенде АО «ОКБМ Африкантов», и в 2017 году будут подготовлены к загрузке в реакторы УАЛ.


На основе накопленного научно-технического потенциала коллективом разработчиков активных зон АО "ОКБМ Африкантов" совместно с ПАО "МСЗ", АО "ВНИИНМ" и РНЦ "Курчатовский институт" под руководством АО "ТВЭЛ" в 1990-е годы была создана усовершенствованная тепловыделяющая сборка ТВСА для реакторов ВВЭР-1000. Она обеспечила геометрическую стабильность активной зоны при глубоких выгораниях топлива и выполнение требований к перспективным топливным циклам. В ходе проведённых дореакторных и реакторных испытаний ТВСА полностью подтверждены все её проектные характеристики, что позволяет реализовать в атомной энергетике экономически эффективные топливные циклы с кампанией топлива до 6 лет, КИУМ ~0,9, среднее выгорание в ТВСА 60 МВт•сут/кгU и более.


Положительные результаты эксплуатации и потенциал дальнейшего совершенствования сборки позволяют рассматривать ТВСА как предпочтительное и конкурентноспособное ядерное топливо на внутреннем рынке и на традиционных для России внешних рынках. Подтверждением этому явились победа ТВСА в международном тендере на поставку топлива для АЭС "Темелин" в Чехии, внедрение ТВСА на четырех энергоблоках Калининской АЭС и практически на всех энергоблоках Украины и Болгарии с реакторными установками ВВЭР-1000.


Высокие технико-экономические показатели и успешное внедрение тепловыделяющей сборки ТВСА, разработанной АО «ОКБМ Африкантов» совместно с предприятиями АО «ТВЭЛ»  для отечественного реактора ВВЭР-1000, создали предпосылки для разработки конкурентоспособной конструкции ТВС-КВАДРАТ для зарубежных реакторов типа PWR.


Начиная с 2003г., АО «ОКБМ Африкантов» по договорам с АО «ТВЭЛ» выполнило значительный объем опытно-конструкторских работ. Полученные результаты позволили  выйти к операторам АЭС с PWR с предложением о проведении опытной эксплуатации ТВС-КВАДРАТ. Данное предложение вызвало интерес со стороны ряда операторов АЭС с PWR, включая шведского оператора VATTENFALL (Швеция).


Были разработаны проектные материалы и проведено лицензирование в шведских надзорных органах.


В мае 2014 года осуществлена постановка 4 ТВС-КВАДРАТ серии LFA на эксплуатацию в активную зону блока №3 АЭС «Ringhals».
В настоящее время 4 ТВС-КВАДРАТ находятся в активной зоне блока №3 АЭС «Ringhals» на втором цикле эксплуатации.
По результатам эксплуатации может быть принято решение о поставках ТВС-КВАДРАТ в объеме полных подпиток на  АЭС «Ringhals».


Развернуты работы по теме «Колумб» с использованием ТВС-КВАДРАТ в 4-х петлевом реакторе PWR США.