В испанском городе Сантандер состоялась научно-техническая конференция Top Fuel 2021 – крупнейший международный симпозиум в области ядерного топливного цикла, который прошел под эгидой Европейского ядерного общества и МАГАТЭ. Одним из соорганизаторов мероприятия выступила Топливная компания Росатома «ТВЭЛ».
Ученые Топливного дивизиона Росатома из ВНИИНМ им. А.А. Бочвара (АО «ВНИИНМ») представили на конференции пять научных докладов. В своих выступлениях российские специалисты рассказали о результатах исследований, направленных на разработку «толерантного» топлива (ATF), повышение безопасности и эффективности эксплуатации реакторов за счет ядерного топлива, а также поиск новых решений для АЭС малой мощности и плавучих энергоблоков.
В частности, научный сотрудник ВНИИНМ Андрей Мальгин сделал доклад о том, как хромовое покрытие на твэлах с «толерантным» топливом ATF защищает циркониевые оболочки от окисления и коррозии, повышая устойчивость топлива к авариям. Сравнительные высокотемпературные испытания, моделирующие условия проектной аварии LOCA (loss of cooling accident – авария с потерей теплоносителя), показали, что нанесение защитного хромового покрытия на внешнюю поверхность оболочки из циркониевого сплава Э110опт значительно снижает скорость окисления, эффективно блокируя взаимодействие между цирконием и водяным паром. Кроме того, значительно снижается диффузия кислорода в циркониевую матрицу, благодаря чему не происходит чрезмерного охрупчивания материала. Реакторные испытания экспериментальных твэлов с оболочками из циркониевого сплава с хромовыми покрытиями в исследовательском реакторе МИР в АО «ГНЦ НИИАР», а также периодические послереакторные исследования твэлов проводятся с 2019 года. В сентябре 2021 года в активную зону реактора ВВЭР-1000 на энергоблоке № 2 Ростовской АЭС были впервые загружены три комбинированные топливные кассеты с отдельными твэлами в «толерантном» исполнении, в том числе с оболочками из циркониевого сплава с хромовыми покрытиями.
Особый интерес зарубежных коллег вызвал доклад представителя ВНИИНМ Олега Хомякова, посвященный разработке и производству топливных таблеток для легководных реакторов с укрупненным зерном (прим. - на заводах по производству топлива обогащенный уран в форме гексафторида сперва превращают в диоксид урана в виде порошка, из которого затем формуются и спекаются топливные таблетки). Было отмечено, что урановое топливо ВВЭР с более крупным зерном после облучения в реакторе имеет меньший уровень выделения газообразных продуктов деления по сравнению со стандартным топливом. Это препятствует распуханию топливных таблеток внутри твэла и благоприятно отражается на безопасности эксплуатации топлива. При этом химический состав топлива находится в пределах российских и международных технических стандартов (в частности, полностью соответствует американскому ASTM C776). Опытная эксплуатация ядерного топлива с увеличенным зерном проведена на Калининской АЭС. В настоящее время тепловыделяющие сборки с топливом из крупного зерна поставляются на ряд энергоблоков реакторами ВВЭР-1000, ВВЭР-1200 и PWR.