Безопасность на атомном уровне: в России прошли испытания безаварийного ядерного топлива

В «Росатоме» прошла первая фаза реакторных испытаний российского безаварийного ядерного топлива. Об этом сообщила топливная компания «ТВЭЛ», входящая в структуру корпорации.

Испытания двух экспериментальных тепловыделяющих сборок (ТВС), используемых как источник энергии в ядерных реакторах, проходили в Научно-исследовательском институте атомных реакторов (НИИАР) в Димитровграде Ульяновской области.

Эксперимент проводился на исследовательском реакторе МИР с января 2019 года. Осмотр экспериментальных ТВС, использовавшихся в этот период, проводили специалисты АО «Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара».

«Их предварительный осмотр, выполненный специалистами ВНИИНМ им. А.А. Бочвара, не выявил ни изменений в геометрии твэлов, ни повреждений поверхности оболочек. По несколько твэлов из каждой топливной кассеты были извлечены для дальнейших послереакторных материаловедческих исследований, результаты которых помогут определить оптимальное сочетание материалов. Вместо извлечённых твэлов в топливные кассеты были вставлены новые необлучённые образцы для дальнейших испытаний в реакторе МИР», — говорится в сообщении компании «ТВЭЛ».

Твэлы — тепловыделяющие элементы, которые содержат ядерное топливо, — обеспечивают отвод тепла от топлива к теплоносителю и не дают попасть в него радиоактивным продуктам. Они представляют собой трубку, заполненную таблетками ядерного топлива.

О том, что в России было разработано безаварийное топливо, стало известно в декабре прошлого года. Тогда же в «ТВЭЛ» сообщили, что экспериментальные ТВС прошли заводские испытания и приёмку отраслевой комиссии.

Устойчивость к тяжёлым авариям на АЭС

Безаварийное, или толерантное, топливо устойчиво к тяжёлым авариям на АЭС. Его особенность в том, что, если появляются проблемы при отводе тепла, оно долгое время может сохранять целостность без появления пароциркониевой реакции — химического взаимодействия воды или её заменителя с цирконием, используемым в топливе.

Пароциркониевая реакция может привести к разрушению реактора и попаданию радиоактивных веществ в окружающую среду. Эта реакция происходит при температуре пара выше 861 °С.

«Даже в случае нарушения отвода тепла в активной зоне толерантное топливо должно в течение достаточно длительного времени сохранять целостность без возникновения пароциркониевой реакции, способствующей выделению водорода. Внедрение противоаварийного топлива имеет ключевое значение для вывода системной безопасности и надёжности атомной энергетики на качественно новый уровень», — говорится на сайте ТВЭЛ.

В следующем году испытания могут проводиться на действующей российской АЭС, сообщил вице-президент по научно-технической деятельности ТВЭЛ Александр Угрюмов.

«Проект создания российского толерантного топлива движется по плану. В 2020 году мы намерены расширить программу реакторных испытаний и загрузить на одной из российских АЭС с реакторами ВВЭР-1000 партию экспериментальных ТВС с отдельными твэлами в толерантном исполнении. Кроме того, в дальнейшем мы можем рассмотреть возможность использования новых, перспективных материалов для топливных таблеток и оболочек твэлов», — приводит его слова сайт компании.

Отметим, что в России есть несколько АЭС, оснащённых ВВЭР-1000, — это Нововоронежская, Калининская, Балаковская и Ростовская.

РИА Новости со ссылкой на сайт закупок «Росатома» сообщает, что испытания могут быть устроены на одном из энергоблоков Ростовской АЭС. Отмечается, что НИИ «Курчатовский институт» будет выполнять работы по обоснованию безопасности экспериментальных ТВС.

• © Сергей Пивоваров/РИА Новости

Наиболее значительные аварии на АЭС происходили именно из-за того, что был нарушен теплообмен, отметил в разговоре с RT ведущий эксперт Фонда национальной энергетической безопасности, преподаватель Финансового университета при правительстве России Игорь Юшков.

«Новые разработки повышают надёжность атомных станций, потому что все крупные (последнего времени, последних десятилетий) аварии в основном происходили из-за того, что нарушалась подача электроэнергии, то есть системы безопасности не могли функционировать. В частности, на Фукусиме такое было: цунами и землетрясение вызвали обесточивание станции, а резервное питание находилось внизу — генераторы затопило и они не сработали. Поэтому станция оказалась обесточенной и система безопасности не могла функционировать. Соответственно, топливо разогрелось до какого-то уровня и в итоге оплавилось», — пояснил он.

По словам Юшкова, российские специалисты работают над тем, чтобы в случае подобных аварий у сотрудников АЭС было больше времени на восстановление систем безопасности станции.

«Сейчас атомные станции «Росатома» рассчитаны на крупные, мощные землетрясения: они устоят и ничего реактору не будет. Рассчитаны на прямое попадание самолётов в корпус атомной электростанции. Всё это уже заложено в систему безопасности станций. То есть безопасность — это главный вопрос. Если на него ответить и гарантировать безопасность, то у атомной энергетики хорошее будущее», — отметил аналитик. 

Отметим, что испытания проводились с твэлами, подходящими как к российским ВВЭР, так и к реакторам PWR, распространённым в других государствах. В PWR используются четырёхгранные пучки твэлов, тогда как в ВВЭР — шестигранные.

Согласно данным «Росатома», Россия занимает 17% всего рынка ядерного топлива. Корпорация — одна из ведущих в области атомной энергетики, отметил Юшков. По словам аналитика, в последние годы она наращивает конкуренцию и на зарубежных рынках.

«В других странах строят атомные станции нашего образца, на наших реакторах. И даже в тех странах, где атомные реакторы построены западными компаниями, «Росатом» выходит на рынок топлива: он умеет делать топливные сборки, которые подходят к зарубежным реакторам. Поэтому в «Росатоме» и говорят, что не только будут обеспечивать безопасность российских реакторов, но и могут гарантировать эту безопасность всем другим», — подчеркнул он.

По ряду позиций относительную конкуренцию России может составить Франция, однако в целом российские технологии более совершенны и эффективны, отметил в разговоре с RT замгендиректора Института национальной энергетики Александр Фролов.

«Разработки — от обогащения урана и до конкретных дизайнов реакторов — в нашей стране являются наиболее передовыми, наиболее инновационными из того, что в принципе есть в мире. Разумеется, по ряду параметров, насколько я знаю, с нами могут соперничать (и успешно соперничают) некоторые другие страны, скажем Франция. Но стоит заметить, что по совокупности факторов российская атомная отрасль является, безусловно, самой распространённой и самой инновационной в мире», — констатировал аналитик.