Rusko nezaostává a vyvíjí své vlastní pokročilé odolné jaderné palivo

Výzkumný institut anorganických materiálů VNIINM úspěšně vyvinul technologii výroby experimentálních palivových pelet. Ty jsou založeny na využití křemíku jako matrice a jsou určeny pro tlakovodní jaderné reaktory. Informaci přinesl zahraniční server world nuclear news.

Společnost TVEL informovala, že uvedení technologie do provozu v zařízení Elemash umožnilo zahájení výroby palivových pelet s křemíkovou matricí. Nové palivové pelety budou následně využity při testování ve výzkumném reaktoru.

Kompozice paliva U3Si2 vykazuje řadu výhod. Mezi ty se řadí vysoká hustota paliva, jejímž důsledkem může být prodloužení palivové kampaně bez nutnosti zvyšování obohacení štěpného materiálu. Vysoká tepelná vodivost pelety a nízká tepelná kapacita mají významný vliv na snížení maximální teploty paliva a menší množství naakumulované tepelné energie v aktivní zóně.

Ruská státní jaderná korporace Rosatom provádí testy palivových souborů založených na pokročilém odolném jaderném palivu (ATF) pro lehkovodní reaktory od začátku roku 2019.

Prezentace inovativní technologie výroby nového paliva ATF ve výzkumném ústavu VNIINM Zdroj: TVEL

Experimentální palivové soubory prošly třemi plnými ozařovacími cykly ve výzkumném reaktoru MIR v Dimitrovgradu. Testované palivo obsahuje palivové proutky se čtyřmi různými kombinacemi pokrytí a palivové matrice. Kromě standardního oxidu uraničitého byla v reaktoru MIR ozařována také paliva založena na uran-molybdenu. Ta mají obecně také vysokou tepelnou vodivost.

V září 2021 byly první palivové soubory s experimentálním palivem ATF zavezeny do druhého bloku reaktoru VVER-1000 elektrárny Rostov. Z 12 zavezených proutků má 6 proutků palivové pokrytí vyrobené z chrom niklové slitiny. Zbylých 6 proutků je pokryto klasickým zirkoniovým pokrytím s chromovým povlakem. Palivové pelety v těchto experimentálních souborech používají standardní matrici paliva oxidu uraničitého.

ATF jako celosvětový trend

Hlavním cílem konceptu paliva ATF je zvýšit možnosti paliva během normálních provozních podmínek a poskytnout operátorům bloku delší reakční čas při nehodách se sníženým odvodem tepla z aktivní zóny. Taková paliva obecně uvažují koncepty nových materiálů pokrytí i palivové matrice.

Na vývoji paliv ATF pracují také ostatní světoví dodavatelé paliva. Společnosti Framatome a Westinghouse vyvíjí pokročilé palivo ATF s pomocí financování amerického ministerstva energetiky. Společnost Westinghouse se v minulosti zaměřila na vývoj paliva na bázi křemíku, ale pracuje také s možnostmi využití dusíkatých matric, či matric s příměsí chromu a hliníku. Jedním z budoucích úspěchů společnosti Westinghouse na poli paliva ATF bude zavezení speciálního paliva s vyšším obohacením do elektrárny Vogtle.

Čína a Japonsko nezávisle vyvíjí své vlastní koncepty odolných paliv. Čínské ATF palivové proutky 2SF PI-A již také prošly testovacím ozařováním v roce 2017. Zavážení těchto proutků do komerčních energetických reaktorů však zatím neproběhlo.