Przełom w ekologizacji elektrowni jądrowych: model Paks II również korzysta z innowacji wprowadzonych w modelu Roszatom

Pięcioletnia eksploatacja próbna rosyjskiego paliwa jądrowego odpornego na awarie w Rostowie zakończyła się sukcesem – wynika z komunikatu Roszatom. Odporna na awarie wersja paliwa MOX została opracowana z myślą o technologii zamkniętego cyklu paliwowego. Znaczenie projektu wynika z faktu, że po raz pierwszy w Rosji uruchomiono w elektrowni komercyjnej reaktor o dużej mocy, wykorzystujący to paliwo.

Zgodnie z komunikatem w reaktorze typu VVER-1000 w bloku nr 1 elektrowni jądrowej w Balakowie zainstalowano trzy innowacyjne, odporne na awarie kasety paliwowe.

W ramach rozpoczętej właśnie fazy testowej paliwo MOX jest testowane w wersji odpornej na awarie. Krok ten ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia strategicznego celu, jakim jest włączenie w przyszłości do zamkniętego cyklu paliwowego nie tylko innowacyjnych reaktorów szybkich, ale także obecnie eksploatowanych tradycyjnych reaktorów termicznych z wodą lekką.

Ponieważ wersja paliwa MOX odporna na awarie nadaje się również do budowanej elektrowni jądrowej Paks II,

W ten sposób węgierska elektrownia może w przyszłości stać się częścią zamkniętego cyklu paliwowego: będzie mogła więc wykorzystywać paliwo wytworzone w wyniku przyszłego przetwarzania zużytego paliwa jądrowego, na przykład pochodzącego z elektrowni jądrowej w Paks.

Możliwe staje się przejście na produkcję kaset paliwowych bez udziału rąk ludzkich

W komunikacie wyjaśniono również znaczenie technologii MOX: umożliwia ona wykorzystanie składników ubocznych tradycyjnego cyklu paliwowego, a więc produktu ubocznego wzbogacania uranu, czyli zubożonego uranu (izotopu uranu-238), oraz plutonu wyodrębnionego ze zużytego paliwa, do produkcji świeżego paliwa.

Odporny na awarie paliwowy element wykonany ze stopu cyrkonu pokrytego chromem nie tylko zwiększa stabilność i bezpieczeństwo reaktora oraz strefy aktywnej w przypadku poważnych awarii wykraczających poza założenia projektowe. Dzięki swoim właściwościom powierzchniowym umożliwia on bowiem przejście na w pełni zautomatyzowaną produkcję kaset paliwowych, bez udziału ręki ludzkiej, eliminując pracę ręczną, która obecnie jest jeszcze niezbędna do produkcji kaset paliwowych. Aby zminimalizować narażenie personelu produkcyjnego na promieniowanie, produkcję mieszanego paliwa uranowo-plutonowego należy bowiem całkowicie zautomatyzować.

Wykorzystywane są zgromadzone na świecie zapasy uranu zubożonego

Pierwszym paliwem mieszanym uranowo-plutonowym typu Roszatom było paliwo REMIX (od angielskiego „regenerated mixture”) opracowane dla reaktorów typu VVER. Jego eksploatacja testowa w elektrowni jądrowej w Balakowie zakończyła się pomyślnie w marcu 2026 roku. Zastosowanie paliwa MOX w reaktorach typu VVER otwiera zupełnie nowe możliwości. Zawartość plutonu w tym paliwie jest bowiem wielokrotnie większa niż w paliwie REMIX, a zamiast wzbogaconego uranu zawiera ono uran zubożony. Wszystko to pozwala na optymalizację kosztów produkcji paliwa, bardziej elastyczne wykorzystanie regenerowanych materiałów rozszczepialnych oraz wykorzystanie zgromadzonych na świecie zapasów uranu zubożonego.

Zapotrzebowanie na uran naturalny zmniejsza się o ponad 20%

Według obliczeń ekspertów z Roszatom, jeśli kaseta paliwowa reaktora VVER zawiera paliwo MOX w 25%, a w pozostałych 75% paliwo uranowe o standardowym wzbogaceniu (U 235), w tym paliwo regenerowane, to pod względem zawartości plutonu będzie ona równoważna kasecie paliwowej REMIX zawierającej w całości paliwo uranowo-plutonowe.

Opisane powyżej paliwo hybrydowe nazwano paliwem heterogenicznym REMIX. Według specjalistów z TVEL, działu produkcji paliwa jądrowego Roszatom, obliczenia dotyczące nowych elektrowni wyposażonych w reaktory VVER-1200 wskazują, że zastosowanie paliwa heterogenicznego REMIX zmniejsza zapotrzebowanie na naturalny uran o ponad 20%- zmniejsza zapotrzebowanie na uran naturalny w całym okresie eksploatacji elektrowni jądrowej.

Wykorzystane paliwo z jednego reaktora służy jako świeże paliwo dla drugiego reaktora

Aleksandr Ugrjumow, starszy wiceprezes TVEL ds. badań naukowych i rozwoju, podkreślił, że strategicznym celem projektu Roszatom oraz naszą wizją przyszłości jest stworzenie dwuskładnikowego systemu energetyki jądrowej. „W tym systemie reaktory szybkie i termiczne działają w zamkniętym cyklu paliwowym, a zużyte paliwo z jednego typu reaktora służy jako surowiec do produkcji świeżego paliwa dla drugiego typu reaktora”.”

Zaznaczył, że projekty badawczo-rozwojowe w zakresie nauki i technologii związane z paliwem VVER Roszatom służą realizacji tego celu. „Obecnie trwa projektowanie kasety paliwowej piątej generacji dla typu VVER-1200, a także rozpoczęto testy wspomnianego już, pokrytego chromem, odpornego na awarie paliwa MOX” – powiedział.

Trwają również prace nad opracowaniem technologii produkcji tabletek paliwowych wytwarzanych bez udziału ręki ludzkiej. „Planujemy połączyć te nowe technologie materiałowe, konstrukcyjne i produkcyjne w jednym produkcie” – podkreślił wiceprezes.