Rusko úspešne vyvíja vlastné pokročilé odolné jadrové palivo

Výskumný ústav anorganických materiálov VNIINM úspešne vyvinul technológiu výroby experimentálnych palivových peliet. Sú založené na použití kremíka ako matrice a určené pre tlakovodné jadrové reaktory.

0
149
Rusko nezaostáva a vyvíja vlastné pokročilé odolné jadrové palivo
Prezidentke spoločnosti TVEL prezentujú nové oblasti vývoja technológie na výrobu palivových peliet, tavenie a odlievanie disilicidových peliet uránu. Foto: TVEL

Spoločnosť TVEL oznámila, že uvedenie technológie do prevádzky v závode Elemash umožnilo začať výrobu palivových peliet s kremíkovou matricou. Nové palivové pelety sa následne použijú na testovanie vo výskumnom reaktore.

Zloženie paliva U3Si2 má niekoľko výhod. Patrí medzi ne vysoká hustota paliva, ktorá môže viesť k predĺženiu palivovej kampane bez potreby zvyšovať obohatenie štiepneho materiálu. Vysoká tepelná vodivosť peliet a nízka tepelná kapacita majú významný vplyv na zníženie maximálnej teploty paliva a menšie množstvo akumulovanej tepelnej energie v jadre.

Ruská štátna jadrová korporácia Rosatom od začiatku roka 2019 vykonáva testy palivových kaziet na báze pokročilého odolného jadrového paliva (ATF) pre ľahkovodné reaktory. Experimentálne palivové kazety prešli troma plnými ožarovacími cyklami vo výskumnom reaktore MIR v Dimitrovgrade. Testovacie palivo obsahuje palivové prúty so štyrmi rôznymi kombináciami pokrytia a palivovej matrice. Okrem štandardného oxidu uraničitého sa v reaktore MIR ožarovali aj palivá na báze uránu a molybdénu. Tie majú spravidla aj vysokú tepelnú vodivosť.

V septembri 2021 boli do druhého bloku reaktora VVER-1000 v Rostovskej elektrárni zavážané prvé palivové kazety s experimentálnym palivom ATF. Z 12 odovzdaných palivových prútov má 6 palivový povlak zo zliatiny chrómu a niklu. Zvyšných 6 tyčí je pokrytých bežným zirkónom s chrómovým povlakom. Palivové pelety v týchto experimentálnych súboroch používajú štandardnú palivovú matricu z oxidu uraničitého.

ATF ako celosvetový trend

Hlavným cieľom koncepcie paliva ATF – Accident Tolerant Fuel, je zvýšiť schopnosť paliva počas bežných prevádzkových podmienok a poskytnúť obsluhe bloku dlhší reakčný čas pri nehodách so zníženým odvodom tepla z jadra. Takéto palivá sa vo všeobecnosti považujú za nové krycie materiály a palivové matrice.

Na vývoji palív ATF pracujú aj ďalší svetoví dodávatelia palív. Spoločnosti Framatome a Westinghouse vyvíjajú pokročilé palivo ATF s finančnou podporou Ministerstva energetiky USA. Spoločnosť Westinghouse sa v minulosti zamerala na vývoj paliva na báze kremíka, ale pracuje aj na možnosti použitia dusíkových matríc alebo matríc zmiešaných s chrómom a hliníkom. Jedným z budúcich úspechov spoločnosti Westinghouse v oblasti ATF bude zavedenie špeciálneho paliva s vyšším obohatením do elektrárne Vogtle.

Čína a Japonsko nezávisle od seba vyvíjajú vlastné koncepcie trvanlivých palív. 2SF PI-A ATF palivové tyče Číny už tiež prešli v roku 2017 testovaním ožarovania. K zavedeniu týchto tyčí do komerčných energetických reaktorov však zatiaľ nedošlo.