TVEL概述了核燃料的创新

TVEL的科学，技术和质量高级副总裁Konstantin Vergazov 在接受世界核新闻专访时解释了这些领域的进展。Vergazov 于近日在俄罗斯索契举行的XI国际论坛Atomexpo 2019期间与WNN进行了交谈。

MOX和REMIX

去年，Rosatom采用了基于快中子反应堆和热中子反应堆的100年战略。为此，TVEL正在开发混合氧化物(MOX)燃料和REMIX燃料，两者都使用回收铀和钚。这是双组分方法。

“我们非常积极地参与其中，现在它是成本密集型的​​，”Vergazov说。“这只是第一阶段，但在未来，一旦我们将钚和再生铀纳入燃料循环，那么电力生产的燃料成本将会降低。”

Rosatom计划首先推出商用快中子反应堆。“没有其他国家目前有这种技术在运作，”韦尔加佐夫说。“在Seversk的Siberian Chemical Combine [SCC]工厂，我们正在建造一个示范中心，一个反应堆装置，一个回收废旧核燃料的设施和一个用于制造快堆的核燃料的车间。研发投资项目，一旦我们获得了结果，我们将把它们应用于全球核电市场，但我们将首先在俄罗斯开始。“

他说，该网站“处于高度准备阶段”。“该燃料制造设施的所有必要设备已经购买并交付给现场。下一阶段将是建造快中子反应堆BREST-OD-300。”

BREST-OD-300铅冷快中子反应堆是Rosatom的Proryv(突破)项目的一部分，该项目旨在实现封闭的核燃料循环。最终目标是消除核能发电产生的放射性废物。突破项目包括一个燃料生产/再制造模块，用于生产快堆的致密铀钚(氮化物)燃料; 一座带有BREST反应堆的核电厂; 和用过的燃料再处理模块。

去年12月，TVEL开始批量生产用于BN-800快中子反应堆的MOX燃料组件 - 作为斯维尔德洛夫斯克地区Beloyarsk核电站的4号机组 - 于2016年10月投入商业运营.789 MWe机组的容量超过世界上第二大强大的快堆 - 560 MWe BN-600 Beloyarsk 3。

“但这是长途旅行的第一步，”韦尔加佐夫说。“建立商用快堆在全球核工业中是独一无二的，为MOX燃料的批量生产建立一个新的车间意味着一定的投资。但是，由于我们的战略看待未来50到100年，我们准备投资今天为了在未来取得成果。该战略的基础是节省核燃料成本，因为通过在核燃料循环中加入钚和再循环铀，我们可以节省原材料并提高经济效率。我们还将对核废料进行再加工来自热中子反应堆 - 来自VVER装置 - 为快中子反应堆提供燃料。“

当被问及vibropacked MOX是否仍被视为前进的方向，或者未来的生产是否可能是传统的烧结MOX时，Vergazov说：“我们采取两种方法并且不仅限于一种方法。” 他补充说：“虽然振动燃料在制造过程中存在一定的困难，但我们仍然认为这个方向是一个突出的方向。这种制造方法在技术上比用二氧化铀制成的传统陶瓷燃料芯块更复杂。如果我们谈论的话所谓的MNUP燃料 - 混合氮化铀 - 钚燃料 - 然后这涉及硝酸盐技术。我们已经制造了许多这样的燃料样品，目前装载在BN-600快堆中，我们也完成了可行性研究进入反应堆核心开采的安全性和可靠性。“

他说，TVEL位于Seversk的工厂正在开发MNUP燃料，但有一天它可能会产生MOX燃料。

2016年6月，在监管机构Rostechnadzor颁发许可后，Rosatom将三个实验性REMIX燃料组件装载到萨拉托夫地区Balakovo核电站的VVER-1000动力装置3中。

“这一切都很顺利，”Vergazov说，“我们今年决定延长到第三个周期，每个周期为18个月。”

他补充说，TVEL仍然在Dimitrovgrad国家原子反应堆研究所的MIR研究反应堆中延长REMIX(来自再生混合物)燃料的辐照。“我们正在对此进行非常详细的研究，项目尚未结束，但一旦我们将提供有关结果的官方信息。这对我们来说是一种全新的体验，我们目前正在研究初步结果。 “

在报告目标日期为2027年的BN-1200反应堆的计划中，Vergazov说：“在短期内，我们将在Seversk的现场研究这个想法，我们正在建造示范中心和能源综合体，但目前还没有任何关于建造反应堆装置的正式决定，也没有任何正式的投资。在我们100年展望的战略中，我们仍然有两种选择来开发快中子反应堆技术，我们是否会有钠或铅冷却剂。“

当被问及什么时候REMIX可以在市场上买到时，Vergazov说TVEL已经完成了在热单元的反应堆堆芯中使用混合铀 - 钚燃料的所有必要研究，而不仅仅是快中子反应堆。“我们在巴拉科沃核电厂进行了辐射测试，以证明这些研究的结果，但我们应该明白，核燃料循环中的钚将对整个燃料循环产生影响，包括后端。这似乎很有吸引力使用再生铀和钚，但在回收和储存方面，这将需要不同的方法来处理铀和钚核废料和废燃料。

“因此，我们尚未就REMIX燃料的生产做出最终决定。我们正处于研发工作的过程中。我们并不急于计划REMIX的商业化。首先，我们想用俄语测试我们的想法 - 在俄罗斯设计的反应堆是因为为了将任何技术创新商业化，您需要能够向客户证明它是可操作的。并且钚跨境运输也是一个需要解决的问题。不是这样的这是不可能做到的，但这是一个需要特殊方法的微妙问题。“

他说，只要他们是“不扩散条约”的签署国，其他国家有朝一日可以将这项技术与自己的钚一起使用。

他说，该技术可以在标准压水反应堆中不加修改地使用，但首先我们必须在俄罗斯的研究和辐照和辐照后测试中非常准确和精确，并首先在我们的国内市场进行测试。为了向国外客户提供这项技术，我们必须首先提出100%的强大体验。“

Vergazov说，中国决定建造一个快中子反应堆 - CFR 600，并希望这项技术源于中国，并补充说TVEL将为此制造燃料。“这种燃料目前正在开发中，一旦开发出TVEL将在Elektrostal的机械制造厂开始制造，”他说。“对于我们的中国合作伙伴来说，这是一次全新的体验，我们祝愿他们取得成功。这意味着我们的快速反应堆战略不仅适用于俄罗斯，也适用于全球。对于整个全球行业而言，中国项目将是一个很好的参考点证明了这种策略的有效性。“

容易燃烧的燃料

TVEL正同时为ATF制定四种方案，所有这些方案都在Dimitrovgrad的MIR反应堆进行辐照。Vergazov说，“最具革命性的”解决方案是非锆包层。

四个是两个用于包层 - 涂覆在锆包层上; 和非锆包层(铬镍合金) - 和两个用于燃料基质 - 经典二氧化铀; 和铀和钼合金。Vergazov说，另一种可能的选择是铀和硅基质。

“1月，我们将第一批实验燃料循环加载到反应堆中。一个燃料组件用于传统的VVER反应器，另一个用于PWR反应堆。每个燃料组件都有燃料棒，包括四种不同的包层材料和燃料基质材料组合这就是为什么我们说所有四个选项现在都在被照射。我们正在使用不同的水循环同时测试它们，“他说。

当被问及他认为最有趣的外国ATF技术时，他说：“我们知道他们也在测试铀和硅燃料，他们正在添加没有锆的涂层。与其他全球参与者一样，我们正在努力制造硅碳燃料棒包层材料。”

每个燃料组件包含24个具有不同材料组合的燃料棒，这些燃料棒在MIR反应器中在尽可能接近运行状态的条件下进行测试，包括VVER和PWR冷却剂的参数。研究堆设计能够在单独的回路中进行并行研究，这对于俄罗斯和外国设计的反应堆的同时燃料测试尤为重要。

VVER-1000燃料

TVEL为VVER-1000反应堆开发了“第四代”燃料管线 - TVS-4。该公司表示，这些燃料组件具有更大的容量和更先进的设计，应该能够显着提高核电站的经济性能，同时保持相同的安全水平。因此，核电厂的电力成本中的燃料成分可以减少2-4%。第四代燃料组件正在欧洲拥有VVER反应堆的核电站引入 - 去年，第三批TVSA-12燃料被装入保加利亚的Kozloduy反应堆，第一批TVSA-T.mod.2燃料箱是装入捷克共和国的Temelín核反应堆。TVEL计划向其他国家供应第四代燃料组件。

TVEL还准备推出燃料，浓度超过5%(目前为4.85%)。它将允许核电机组切换到24个月的燃料循环 - 也就是说，关闭将新鲜燃料组件装入反应堆的操作将每两年进行一次，而不是像现在这样每一年进行一次。

Roseatom的核电站运营商Rosenergoatom已经将其VVER-1000从12个月的燃料循环转移到18个月的燃料循环。计划用于VVER-1200反应堆。