Потенциал ВВЭР за счет более высокого обогащения топлива

Вводная:   очень содержательный материал. В конце весьма скупо сказано об уране-236. Он образуется из 235-го радиационным захватом нейтрона. В реакторах на тепловых нейтронах уран-236 типичный паразит, так как делится только быстрыми нейтронами. Длинные кампании повышают коэффициент использования установочной мощности (КИУМ). Чем длиннее кампания между перезагрузками, тем больше нарабатывается 236-го.  Если в топливо добавляют регенерат, то 236-й не просто нарабатываем, но добавляем с самого начала — его становится еще больше, и тогда обогащение надо задирать еще выше.


ВВЭР-1000/1200 - за предел 5%

AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 22.05.2017
Топливная компания ТВЭЛ вплотную подошла к практическому решению задачи об использовании в реакторах ВВЭР-1000 и ВВЭР-1200 топлива повышенного обогащения (более 5%).

Такой вывод следует из доклада, с которым выступил на 10-ой международной научно-технической конференции "Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР", прошедшей в ОКБ "ГИДРОПРЕСС" с 16 по 19 мая 2017 года, Алексей Долгов (ТВЭЛ).

Алексей Долгов, фото AtomInfo.Ru

Длинные кампании

Одна из тенденций последних лет на блоках с ВВЭР большой мощности - увеличение длительности кампании реактора.

Однако при работе в открытом цикле и с пределом 5% по обогащению возникает проблема - с ростом кампании снижается среднее выгорание и увеличивается относительный удельный расход природного урана.

Заложенный в проектах современных российских кассет потенциал по выгоранию 60-65 МВт×сут/кг не удаётся реализовать, хотя доказано, что такие выгорания они в состоянии выдерживать.

Изменение характеристик топливного цикла ВВЭР-1000/1200при увеличении длительности кампании.
Открытый цикл, обогащение менее 5%.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Исправить ситуацию станет возможным при переходе на использование топлива с обогащением свыше 5% - топлива повышенного обогащения (ТПО).

Курчатовский институт по заказу ТВЭЛ выполнил технико-экономические исследования и показал, что при переходе на среднее обогащение подпитки 5,45% в 18- и 24-месячных циклах удастся значительно увеличить среднее выгорание и уменьшить число ТВС подпитки.

Реакторные сценарии применения топлива повышенного обогащения для 18- (ВВЭР-1000) и 24-месячного (ВВЭР-1200) циклов.
В первых строчках данные для штатного обогащения, во вторых/третьих - для повышенного.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Работа по переходу на ТПО разделена на четыре больших этапа. Первый, уже выполненный - проведение технико-экономических исследований.

Сейчас ТВЭЛ находится на этапе обсуждения полученных результатов с концерном "Росэнергоатом". После того, как топливная компания и эксплуатирующая организация выработают общую позицию, к обсуждению подключится ГК "Росатом", так как проект будет носить междивизиональный характер.

Предварительно понятно, что - по крайней мере, для опытных партий ТПО - не потребуется серьёзных изменений на заводах и станциях. Удельная стоимость изготовления ТПО несколько увеличится по сравнению со штатным топливом, однако топливная составляющая себестоимости электроэнергии в конечном итоге значительно снизится.

Регенерат

Неожиданно на первый взгляд - но только на первый взгляд! - с задачей внедрения топлива повышенного обогащения пересекается другая поставленная перед ТК ТВЭЛ задача, а именно, по большему вовлечению в топливный цикл регенерата урана.

Это важно, так как количество регенерата будет возрастать с учётом ближайших планов по вводу ОДЦ и переработке ОЯТ ВВЭР-1000 на "Маяке".

Опыт работы с регенератом на российских блоках имеется. В первую очередь, это опыт РБМК-1000. Однако нужно учесть, что блоки с РБМК будут постепенно выводиться, то есть, этот потребитель регенерата со временем исчезнет.

По ВВЭР-440 есть решение об использовании регенерата на блоках первого поколения. Но конечно же, наиболее важным представляется подключить к использованию регенерата блоки с ВВЭР-1000 и ВВЭР-1200, а в будущем, и ВВЭР-ТОИ. Тем более, что о регенерате заговорили уже и некоторые иностранные заказчики (в частности, АЭС "Ханхикиви").

И в этом случае возникает проблема. Для больших ВВЭР топливо подпитки сейчас вплотную подошло к пределу 5%. При переходе на регенерат в топливе появится чётный изотоп ²³⁶U, что приведёт к росту обогащения и, неминуемо, к выходу за 5%.

Алексей Долгов привёл некоторые расчёты. Так, при кампании 510 эффективных суток и 67 ТВС подпитки при содержании ²³⁶U 0,55% понадобится максимальное обогащение 5,2%, а при содержании ²³⁶U 1,0% - обогащение 5,37%.

В то же время, он добавил, что у задачи есть и иное решение - использование конструкции ТВС-4 с регенератом. Окончательные выводы будут сделаны по результатам анализа, который ТВЭЛ проводит совместно с Курчатовским институтом.