作為突破性項目的一部分,SCC正在建設(shè)一個試點示范能源綜合體(ODEK),目的是證明封閉式燃料循環(huán)的可行性。它將有三個相互連接的設(shè)施,在一個地點組成一個封閉的核燃料循環(huán):一個燃料制造/再制造單元(FRU);一個300MW核電站,帶有鉛冷卻快中子BREST-OD-300反應(yīng)堆;以及一個燃料后處理裝置。Proryv還包括繼續(xù)開發(fā)mox燃料制造技術(shù),該技術(shù)基于MCC,在地下200米處有一條燃料生產(chǎn)線。生產(chǎn)mox燃料芯塊的原料是動力反應(yīng)堆生產(chǎn)的氧化钚和貧化鈾氧化物,后者是從濃縮過程的二次尾礦——貧化六氟化鈾(DUHF)處理中產(chǎn)生的。Rosatom的長期戰(zhàn)略是建立一個由兩部分組成的核動力工業(yè),該工業(yè)擁有基于封閉式燃料循環(huán)的熱反應(yīng)堆和快堆。這將增加核電資源,重新利用用過的核燃料,而不是儲存它,并利用倉庫中積累的已耗盡的UF6庫存。中冶mox的工業(yè)制造始于2018年底。
貝洛亞爾斯克4號反應(yīng)堆是一座789MWe BN-800鈉冷快堆,2014年6月首次達(dá)到最低控制功率,計劃在當(dāng)年年底投入商業(yè)運行。然而,Rosenergoatom宣布燃料還需要進(jìn)一步開發(fā)。反應(yīng)堆最終于2015年12月并網(wǎng),并于2016年10月投入商業(yè)運行。
最初,它有一個混合核心,包括MSZ在Elektrostal生產(chǎn)的鈾燃料和在NIIAR制造的實驗mox組件。Tvel說,計劃在2022年初向BN-800堆芯全面裝載mox的轉(zhuǎn)變。
MCC于2020年7月完成了別洛亞爾斯克4號mox的第一次完全換料生產(chǎn)。
混合氮化物鈾钚燃料目前正在開發(fā)一種不同種類的混合鈾钚燃料,用于奧德克綜合設(shè)施的生產(chǎn)——用于布雷斯特-OD-300反應(yīng)堆和其他快堆的致密混合氮化物鈾钚(MNUP)燃料。VNINM是負(fù)責(zé)與SCC、NIIAR和俄羅斯科學(xué)院VI Vernadsky地球化學(xué)和分析化學(xué)研究所共同開發(fā)燃料元件、組裝和制造技術(shù)的中心。
開發(fā)了用混合氧化錒系元素钚和钚混合氧化物制備鈾氮化物的技術(shù)。生產(chǎn)了兩批1kg的鈾鈰氧化物和二氧化鈾粉末,用于合成氮化物和制造燃料芯塊。鈰被用作钚模擬器。
NIIAR獲得了實驗室批次的混合鈾和氧化钚粉末,以測試用再生材料生產(chǎn)混合鈾钚氮化物燃料的技術(shù)。這些研究有助于開發(fā)獲得用于生產(chǎn)MNUP燃料的翻新粉末所需的技術(shù)。VNINM處理輻照核燃料和放射性廢物的科技部主任弗拉基米爾·卡斯切耶夫說:“我們相信,我們從翻新材料中獲取初始粉末用于生產(chǎn)MNUP燃料的集成技術(shù)是高效、安全和高效的。”這說明了將技術(shù)轉(zhuǎn)讓給工業(yè)的理論可能性,因為我們所有的研究都證實了這一點。”
為了確認(rèn)含有混合鈾钚氮化物燃料的燃料組件的可操作性,在SCC使用Elektrostal的MSZ供應(yīng)的部件制造了實驗燃料組件。這些都是在貝洛亞爾斯克3號的BN-600快堆中進(jìn)行測試的。VNININM在2018年表示,已經(jīng)對組件進(jìn)行了輻照后研究,在此基礎(chǔ)上,“專家們注意到,由于技術(shù)發(fā)展的進(jìn)步,燃料元件的特性呈現(xiàn)出積極的動態(tài)變化”。
ETA-3型燃料包殼(ETA-ETA-3型)的試驗用燃料組件(ETA-3型)由1200個鋼(ETA-ETA-3型)組成,燃料包殼由全鋼制成。這是用來進(jìn)一步改進(jìn)燃料元件和組件。
次錒系元素作為Proryv項目的一部分,計劃從放射性廢物中分離出微量錒系元素(镎和镅),并將其納入燃料基質(zhì)中。
2019年8月,VNINM的科學(xué)家和國家研究核大學(xué)莫斯科工程物理研究所的專家表示,他們已經(jīng)創(chuàng)建了一個實驗性的高壓電脈沖壓縮裝置,用于制造含有镎和镅的MNUP燃料芯塊。Vninm說,使用VEIK方法將簡化片劑的制造過程。
“這種方法的主要優(yōu)點是壓制和燒結(jié)操作同時進(jìn)行,而且速度很快,”Vninm說。在放電和壓力的脈沖作用下,獲得了具有給定密度和幾何尺寸的燃料芯塊。
這項技術(shù)可以顯著減少生產(chǎn)空間,降低能耗,并簡化使用高活性材料的遠(yuǎn)程工作。”由于氮化镅的熱化學(xué)穩(wěn)定性較低,現(xiàn)有的制造MNUP燃料芯塊的方法(壓制和高溫?zé)Y(jié))意味著它們可以從燃料中蒸發(fā)。新方法使制備含微量錒系元素的復(fù)合片劑成為可能。
2020年1月,SCC完成了使用MNUP燃料的ETVS-22、ETVS-23和ETVS-24試驗燃料組件的驗收試驗。驗收委員會由VNINM首席專家Alexey Glushenkov主持,成員包括SCC、Tvel、OKBM Afrikantov、Nikiet以及Zarubezhatomergostroy和Proryv的代表。Zarubezhatomergostroy提供核燃料的技術(shù)驗收,并評估核電站設(shè)備、裝置和材料的合規(guī)性,包括國外的核電廠。
Rosatom說,實驗燃料的制造采用了盡可能接近工業(yè)設(shè)計的技術(shù),該技術(shù)將用于Proryv項目下試點示范能源綜合體的制造和再制造模塊。在每個燃料組件中安裝了四個裝有“斜角板”的燃料棒。計劃在別洛亞爾斯克對實驗燃料組件進(jìn)行進(jìn)一步的反應(yīng)堆試驗。
2020年6月,Rosatom負(fù)責(zé)國際和科學(xué)技術(shù)項目的特別代表、Proryv項目負(fù)責(zé)人Vyacheslav Pershukov表示,反應(yīng)堆試驗已經(jīng)證實了MNUP燃料的安全性。他說:“實驗批次的測試進(jìn)展順利:超過1000根燃料棒受到輻照,燃耗超過8%,沒有出現(xiàn)減壓情況。”
他說,這證實了燃料元件外殼的完整性得到了維護(hù),“原則上,我們準(zhǔn)備為該項目提供MNUP燃料,以證明任何設(shè)計的快堆是合理的。”
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