Druhá etapa vývoje ruského tolerantního paliva odolnějšího vůči haváriím byla dokončena

Ruská korporace pro atomovou energii Rosatom dokončila druhou etapu vývoje ruského tolerantního paliva, díky kterému jaderné elektrárny dosáhnou nové úrovně bezpečnosti. Tolerantní palivo má vyšší odolnost vůči haváriím a delší dobu vydrží v bezpečném stavu i při výpadku chlazení.
Ve výzkumném reaktoru MIR, který provozuje výzkumný ústav NIIAR (součást Rosatomu), byl dokončen druhý ozařovací cyklus palivových kazet s experimentálními tolerantními proutky pro reaktory VVER a západní typy tlakovodních reaktorů. Každá ze dvou kazet obsahuje 24 proutků se čtyřmi kombinacemi konstrukčních materiálů. Palivové tabletky byly vyrobeny z tradičního oxidu uraničitého a z uran-molybdenové slitiny s vyšší hustotou a tepelnou vodivostí. Pokrytí proutků tvoří zirkoniová slitina s chromovým povlakem, nebo slitina chromu a niklu.
Po prvním a druhém ozařovacím cyklu bylo z každé kazety vyjmuto několik proutků, které prochází laboratorní analýzou a které byly nahrazeny novými dosud neozářenými vzorky. Po dvou cyklech v reaktoru MIR si všechny proutky uchovaly hermetičnost.
Dodatečně na objednávku Palivové společnosti Rosatomu TVEL začal v ústavu VNIINM (součást Rosatomu) výzkum a vývoj technologie výroby palivových tabletek z křemičitanu uranu (sloučenina křemíku a uranu U3Si2). Z této sloučeniny byl vyroben experimentální prut, který poslouží k odladění výroby prášku a tabletek.
„Nový vývoj v oblasti tolerantního paliva byl otevřen díky tomu, že křemičitan uranu má řadu výhod. Za prvé má velkou hustotu a obsahuje velký objem uranu, který umožní přejít k delším palivovým cyklům, aniž by muselo být zvýšeno obohacení uranu 235. Za druhé má vysokou tepelnou vodivost a nízkou tepelnou kapacitu, takže je v aktivní zóně reaktoru naakumulováno menší množství tepla a palivové pokrytí má menší teplotu. A za třetí má nižší pracovní teplotu, což může přinést lepší provozní charakteristiky paliva,“ uvedl viceprezident pro vědeckou a technickou činnost a kvalitu společnosti TVEL Alexandr Ugrjumov.
Obr. Experimentální palivové proutky tolerantního paliva
Tolerantní palivo (z anglického accident tolerant fuel) je jaderné palivo odolné vůči mimořádným situacím v jaderné elektrárně. Dokonce i v případě ztráty schopnosti chladit aktivní zónu musí tolerantní palivo vydržet dostatečně dlouhou dobu v neporušeném stavu, zachovat si hermetičnost a nepřipustit rozběhnutí reakce, která na přehřátém zirkoniu rozkládá vodu na vodík a kyslík. Zavedení tolerantního paliva by posunulo bezpečnost a spolehlivost jaderných elektráren na zcela novou úroveň. V Palivové společnosti Rosatomu TVEL má na starosti výzkumné a konstrukční práce při vývoji tolerantního paliva výzkumný ústav VNIINM. (5.3.2021)
Obr. malý: Reaktor MIR ve kterém probíhá testování tolerantního paliva