В Росатоме впервые изготовлено МОКС-топливо с минорными актинидами для реактора БН-800
На Горно-химическом комбинате Росатома в г.Железногорск Красноярского края (ФГУП "ГХК") состоялась приемка первых трех тепловыделяющих сборок с уран-плутониевым МОКС-топливом, которые в своей топливной композиции содержат не только плутоний, но и другие трансурановые элементы - америций-241 и нептуний-237. Опытные топливные кассеты будут загружены в реактор БН-800 на Белоярской АЭС весной 2024 года и пройдут опытно-промышленную эксплуатацию в течение трех микрокампаний (ориентировочно полтора года).
Минорные актиниды (также называемые "младшие актиноиды") - это все остальные трансурановые элементы, помимо плутония, образующиеся в ядерном топливе в результате ядерных реакций во время эксплуатации в реакторе. Как и плутоний, эти элементы не встречаются в природе, а возникают только в результате трансмутации урана. Для атомщиков-радиохимиков особенно важны изотопы нептуния, америция и кюрия, поскольку именно они имеют наибольшее значение при переработке отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и обращении с радиоактивными отходами. Эти элементы обладают высокой радиоактивностью и токсичностью, выделяют много тепла, имеют большой период полураспада и являются наиболее опасными компонентами ядерных отходов.
Российским решением проблемы минорных актинидов должны стать инновационные реакторы на быстрых нейтронах. В качестве топлива эти установки могут использовать не только обогащенный природный уран, но и вторичные продукты ядерного топливного цикла - обедненный уран и плутоний. Кроме того, расчеты показали, что минорные актиниды из ОЯТ под действием быстрых нейтронов в реакторе будут делиться на осколки, представляющие собой достаточно широкий спектр радиоактивных и стабильных изотопов, но в целом их потенциальная опасность будет гораздо ниже, чем у исходных минорных актинидов. Процесс трансмутации минорных актинидов также называют "дожиганием" в реакторе.
"Россия продолжает шаг за шагом использовать те уникальные преимущества, которые дают нашей отрасли мощные реакторы на быстрых нейтронах. Внедрение МОКС-топлива позволяет многократно расширить сырьевую базу атомной энергетики за счет обедненного урана и плутония и перерабатывать облученное топливо вместо хранения. Дожигание минорных актинидов - это следующий шаг в замыкании ядерного топливного цикла, который должен не только уменьшить количество ядерных отходов, подлежащих финальной изоляции, но и значительно снизить их радиоактивность. В перспективе это дает возможность отказаться от сложного и дорогостоящего глубинного захоронения отходов", - прокомментировал старший вице-президент по научно-технической деятельности АО "ТВЭЛ" Александр Угрюмов.
Технология МОКС-топлива (в том числе с минорными актинидами) разработана специалистами ВНИИНМ им.А.А.Бочвара под руководством Топливной компании Росатома "ТВЭЛ". Опытные МОКС-ТВС с америцием-241 и нептунием-237 были изготовлены на промышленном оборудовании ФГУП "ГХК" по штатной технологии.
Изготовление ТВС с минорными актинидами и их испытание в реакторе БН-800 - ключевой этап комплексной научно-технической программы Топливной компании Росатома "ТВЭЛ" по дожиганию минорных актинидов. Она появилась в 2021 году как часть продуктового направления "Сбалансированный ядерный топливный цикл" и рассчитана до 2035 года. Программа включает задачи по выделению минорных актинидов в отдельные фракции, их промежуточное хранение, вовлечение в топливо быстрых реакторов, эксплуатацию такого топлива, послереакторные исследования и др. Еще один важный аспект - оптимизация реакторных установок для выжигания максимального количества минорных актинидов.
В реакторах на тепловых нейтронах, составляющих основу современной атомной энергетики, используется около 1% урана, оставшиеся 99% направляются на временное хранение или утилизируются как радиоактивные отходы. "Быстрые" реакторы, используя в качестве топлива смесь оксидов урана и плутония, могут нарабатывать плутоний в количестве, достаточном для обеспечения расширенного развития атомной энергетики.
Сбалансированный ядерный топливный цикл (ЯТЦ) - это продукт Госкорпорации "Росатом", основанный на инновационных практических решениях в области замыкания ядерного топливного цикла, позволяющих эффективно переработать облученное ядерное топливо и обеспечить рациональное обращение с продуктами переработки, как полезными (уран, плутоний), так и направляемыми на захоронение (продукты деления).
Сбалансированный ЯТЦ ставит своей основной задачей принципиальное снижение объема и активности радиоактивных отходов, направляемых на захоронение. Сбалансированный ЯТЦ позволяет:
- повысить безопасность обращения с отходами ядерной энергетики и снизить экологические риски;
- решить проблему будущих поколений и обеспечить устойчивую модель потребления и производства;
- минимизировать объемы и степени опасности подлежащих захоронению отходов;
- повторно вовлечь ценное сырье в ЯТЦ - рециклировать ядерные материалы.
Источник:
www.tvel.ru