Устойчивое к авариям топливо в США: обзор разработок
У многих ядерных реакторов США в 2030-х годах истекает 60-летний срок эксплуатации. Внедрение на рынок устойчивого к авариям топлива к тому времени позволит улучшить работу реакторов и увеличить шансы на продление срока их эксплуатации Комиссией по ядерному регулированию США.
Что такое устойчивое к авариям топливо?
Это новые конструкции топливных таблеток и плакирования тепловыделяющих элементов, которые увеличивают производительность ядерного топлива и время реагирования на тяжелые аварии. Это достигается благодаря новым материалам, которые уменьшают накопление водорода, улучшают способность удерживать продукты деления и по структуре более устойчивы к радиации, коррозии и высоких температур.
Новые комбинации топлива и плакирования позволят улучшить работу современных реакторов и их общие экономические показатели и учесть долгое время реагирования при высоких температурах при аварийных ситуаций тяжелее, чем предусмотрено проектами.
Ожидается, что устойчивого к авариям топлива будет хватать на дольше, чем нынешних видов топлива, что в перспективе может продлить время между перезагрузкой топлива для реакторов с водой под давлением с полутора лет до двух. Соответственно, благодаря этому можно будет уменьшить количество топливных сборок, необходимых для работы реактора.
«Вестингауз»
Компания «Вестингауз» впервые проводит испытания уранового-кремниевых топливных таблеток в коммерческом реакторе. Для достижения высшей плотности атомов на таблетку в них вместо урана и кислорода используется сочетание урана и кремния. Это обеспечивает долгое время работы реактора, больше производство энергии и выше выгорания топлива.
Твэлы, покрытые сплавом хрома с цирконием, в которые помещены ураново-кремниевые топливные таблетки (Westinghouse).
«Дженерал электрик»
Производитель ядерного топлива Global Nuclear Fuel, входящий в компанию «Дженерал электрик», разработал в сотрудничестве с Национальной лабораторией «Оук-Ридж» топливо IronClad («Железный рыцарь»). В нем для плакирования твэлов использовано сплав железа, хрома и алюминия, должно улучшить устойчивость топлива при сверхвысоких температурах. Стальной материал имеет значительно меньшую скорость окисления под действием пара высокой температуры. Это увеличивает коэффициент безопасности топлива по сравнению с традиционной циркониевой плакировкой, применяемой в настоящее время.
Контейнеры с опытными твэлами ARMOR и IronClad (General Electric)
Компания также тестирует вторую модель топлива и плакирования, известную как ARMOR («Латы»), где для плакирования используют цирконий.
«Фраматом»
«Фраматом» испытывает твэлы покрыты хромом и топливные таблетки с хромовой присадкой. Специальное покрытие разработано для защиты плакирования твэлов от повреждения и окисления при высоких температурах. Предполагается, что новая топливная таблетка из смеси порошков оксидов хрома и урана служить дольше и иметь лучшую производительность при высоких температурах.
Оболочка, покрытая хромом, и топливные таблетки с присадкой хрома (Framatom)
Министерство энергетики США проводит испытания излучения и безопасности, чтобы помочь этим компаниям лицензировать их топливо в соответствии с требованиями Комиссии по ядерному регулированию США.
По материалам energy.gov
Также читайте: на американской АЭС «Эдвин Хатч» успешно завершило 24-месячный топливный цикл усовершенствованное топливо производства Global Nuclear Fuel.
