先進燃料組件已在俄羅斯羅斯托夫核電站開始運行試驗。燃料制造商 TVEL 表示，如果成功，它們將提供更高水平的性能和安全性。“商業(yè)反應(yīng)堆中的燃料輻照是該產(chǎn)品進一步商業(yè)化的重要一步，”TVEL 總裁 Natalia Nikipelova 說，并補充說：“當(dāng) TVEL 慶祝其成立 25 周年時，這一里程碑的實現(xiàn)具有象征意義。”

制造過程中的燃料棒(圖片來源：TVEL)

羅斯托夫核電站的 3 號機組在完成定期維護后重新投入運行時，將三個燃料組件裝載到該機組中，每個機組均包含 12 個實驗棒。六根桿具有由鉻鎳合金制成的覆層，另外六根具有帶有鉻涂層的標(biāo)準(zhǔn)鋯合金覆層。

TVEL 表示，使用這些金屬可以“完全消除或顯著減緩”鋯蒸汽反應(yīng)，這種反應(yīng)在歷史核事故中產(chǎn)生了氫氣。正是這種氫氣對福島第一核電站的反應(yīng)堆建筑物造成了廣泛的破壞，也導(dǎo)致了切爾諾貝利事故的惡化。消除這種可能性意味著世界上大多數(shù)在運核反應(yīng)堆的安全性將發(fā)生重大變化。

Nikipelova 表示，根據(jù)“國際分析師”的說法，先進燃料“將在相對較短的時間內(nèi)主導(dǎo)全球市場”。燃料組件通常會在反應(yīng)堆內(nèi)停留大約五年，因此在這種時間尺度內(nèi)，可以在運行中的發(fā)電廠或?qū)嶋H上整個行業(yè)完全轉(zhuǎn)向先進燃料。

在金屬包殼內(nèi)，像羅斯托夫這樣的商業(yè)輕水反應(yīng)堆中的核燃料通常是濃縮到 5% 鈾 235 左右的二氧化鈾陶瓷顆粒。TVEL 表示，替代燃料組合物“還可以在不增加鈾濃縮水平的情況下使操作更加經(jīng)濟高效”。

自 2018 年以來，Rosatom 一直在為其 VVER 反應(yīng)堆測試先進燃料。其實驗設(shè)計在 MIR 研究堆中完成了兩個完整的輻照循環(huán)，TVEL 表示它們保持密封，這意味著它們不會因反應(yīng)堆堆芯的高溫、壓力和輻射而“過度”變形。

在 MIR 中測試了四種不同的包殼和燃料基體材料組合：除了二氧化鈾外，具有高導(dǎo)熱性的鈾鉬合金也已用于燃料芯塊的制造。然而，TVEL 在羅斯托夫試驗中做出了使用二氧化鈾的“保守”選擇，稱國際上一致認(rèn)為應(yīng)該逐步引入新的燃料基質(zhì)。