V jaderné elektrárně Rostov zahájili testování pokročilého odolného paliva

Zkušební provoz pokročilých palivových souborů byl zahájen v jaderné elektrárně Rostov. Speciální odolné palivo vyrobila společnost TVEL a v případě úspěšného provozu může nový koncept poskytnout vyšší stupeň bezpečnosti elektrárny.

Do reaktoru třetího bloku jaderné elektrárny Rostov byly během plánované odstávky a údržby zavezeny celkem tři testovací palivové soubory, kdy každý obsahoval 12 zkušebních proutků. Ze zmíněných 12 palivových proutků bylo šest proutků vyrobených ze speciální chrom-niklové slitiny, zatímco zbývajících 6 bylo vyrobeno ze standardní zirkoniové slitiny, která však měla speciálně napařenou chromovou vrstvu.

Využití výše zmíněných materiálů může kompletně vyloučit, či významně redukovat reakci zirkonia s vodní parou. Během té je produkováno nejen teplo, ale také vodík, který měl významný vliv na průběh havárií jaderných elektráren. Právě vodík byl příčinou zničení reaktorových budov v elektrárně Fukušima Dajiči a otevření reaktoru v Černobylské jaderné elektrárně. Vyloučení, nebo alespoň omezení této reakce může znamenat krok, který změní bezpečnost většiny provozovaných jaderných reaktorů.

Speciální odolné palivové proutky při výrobě palivového souboru do elektrárny Rostov. Zdroj: TVEL

"Podle provedených analýz bude pokročilé palivo dominovat trhu již relativně brzy," sdělila Natalia Nikipelova, prezidentka společnosti TVEL.

Palivové soubory stráví v reaktoru přibližně 5 let, takže přechod ze standardního paliva na pokročilé palivové soubory nejen v provozovaných jaderných elektrárnách, ale v celém jaderném průmyslu může proběhnout v tomto časovém horizontu.

V pokrytí vyrobeném ze speciálních kovových slitin je v lehkovodních jaderných reaktorech palivo ve formě keramických pelet oxidu uraničitého. Uran bývá obohacen o izotop 235-U do 5 %. Některé koncepty alternativního odolného paliva mohou také zlepšit ekonomiku provozu elektráren bez zvýšení obohacení uranu.

Společnost Rosatom testuje pokročilé palivo pro své reaktory VVER od roku 2018. Testované palivové proutky již dokončily dva ozařovací cykly ve výzkumném reaktoru MIR. Podle analýz provedených po ozařování proutků nedošlo k roztěsnění paliva, což znamená, že nedošlo ani ke zkroucení palivových proutků vlivem vysokých teplot, tlaků, či dávek záření.

Mezi pokročilá jadrná paliva (ATF) patří i kombinace odolných matic paliva. Kovový uran může být uložen v maticích s molybdenem, dusíkem, křemíkem a dalšími materiály. Některé z těchto kombinací slibují lepší ekonomiku provozu, jiné naopak významně vyšší stupeň bezpečnosti zařízení.

Ve výzkumném reaktoru MIR byly testovány celkem 4 kombinace pokrytí proutků a paliva. K výše zmíněným pokrytím paliva byly přidány ještě varianty s palivovými peletami vyrobenými z uran-molybdenové slitiny. Uran-molybdenová slitina má vyšší součinitel vedení tepla, a díky tomu má celá palivová peleta nižší střední teplotu. V jaderné elektrárně Rostov jsou však využity koncepce vyrobené pouze z klasického oxidu uraničitého. Pokročilejší matice palivových pelet budou zaváděny postupně.