俄羅斯原子能公司助力核燃料創新

2017-11-14 14:57:13 核能研究展望NPRV　點擊量：評論 (0)

核燃料市場處于技術創新的最前沿。介紹了俄羅斯原子能公司如何通過數以百萬美元計的投資項目提高核燃料的經濟性，可靠性和使用性能。隨著全球主要核燃料生產商都在試圖擴大其傳統市場份額，全球核燃料領域的競爭

核燃料市場處于技術創新的最前沿。介紹了俄羅斯原子能公司如何通過數以百萬美元計的投資項目提高核燃料的經濟性，可靠性和使用性能。

隨著全球主要核燃料生產商都在試圖擴大其傳統市場份額，全球核燃料領域的競爭日趨激烈。在這種環境下，如果不想被競爭對手所淘汰的話，這些生產商必須保持核燃料的先進性，并且不斷引進新模式。

TVEL燃料公司正經歷著這一挑戰，TVEL是俄羅斯原子能公司負責核燃料的子公司，核心業務是致力于不同反應堆用燃料的開發和生產，2016年TVEL生產了超過7000多組核燃料。

俄羅斯的工程師不斷改進俄產核燃料的技術性能，同時降低成本，確保為客戶提供物美價廉的核燃料產品。其產品既能滿足采用俄羅斯設計的反應堆的客戶，也有滿足其他壓水堆設計的客戶。

2016年，TVEL核燃料研發經費為1600萬美元。主要研究集中在研發新的核燃料和堆芯結構，尤其是針對VVER-1000/1200模型。俄羅斯的工程師致力于延長核燃料的使用壽命，同時在確保高安全性的同時加強其可靠性，他們也對在VVER-1000反應堆107%滿功率條件下燃料組件的性能進行了研究。

其他研發項目包括：新型氣體離心機的開發研發；優化為西方設計的反應堆配套的TVS-K燃料組件的設計；發展用于小型核電站系統、液態堆以及浮動反應堆新型核燃料；也包括研核動力破冰船堆芯的核燃料。

TVEL開發和生產的核燃料符合國際最高標準，并可以為一系列核動力反應堆供給燃料，包括VVER-440，VVER-1000/1200，BN-600，BN-800，RBMK-1000以及研究堆和核動力裝置在內。

改進先進核燃料性能

先進核燃料類型包括TVSA-PLUS，TVS-2M；用于第二代VVER-440反應堆的8.9mm直徑的RK-3型核燃料元件；適用于VVER-1000反應堆的第四代燃料組件TVSA-12；還包括用于VVER-1200反應堆的核燃料。

TVSA-PLUS和TVS-2M先進核燃料通過提高使用壽命和延長核燃料循環時間來改進核電運行的技術性和經濟性。VVER-440的第二代和第三代核燃料可以將大功率反應堆的燃料周期延長五至六年。用于KLT-4反應堆型的核燃料其U-235豐度低于20%，滿足核不擴撒的要求，該反應堆技術基于船舶動力裝置技術。TVEL同樣為研究堆提供低濃縮度的核燃料。例如，2017年向波蘭的Maria研究堆提供了第一批低濃縮MP型燃料組件（19.7%）。

為VVER-1200反應堆提供的核燃料使該反應堆能夠在負荷跟蹤模式下靈活調整換料周期，包括AES-2006型每日基荷浮動調節（反應堆最大功率已經提高至1200MWe）。

為VVER-440反應堆提供的第二代8.9mm徑核燃料元件，使該反應堆能夠在核燃料低濃縮度條件下保持機組的發電功率，或者在維持功率條件減少需要裝載的燃料組件數目。

為了優化核燃料周期，一些VVER-1000燃料組件呈網格狀布局，軸向安裝控制棒，使用VVER-440堆型的反應堆準備引進第三代燃料組件。

通過增加核燃料的使用壽命來提高核燃料循環的經濟性和效率，必須引進新的更高U-235濃縮度的核燃料。

TVEL基本解決了在VVER-1000和VVER-1200反應堆上利用鈾濃縮度為5%的核燃料的問題。最近的趨勢是延長反應堆運行時間。然而，在開環核燃料循環模式下，隨著燃料壽命周期的增加，燃料的燃耗逐漸減少，相對的鈾的消耗量增加，這對于鈾濃縮度5%的燃料是一個非常棘手的問題。

俄產燃料組件設計的燃耗水平為65MWd/KgU，但是由于受到燃料循環的限制，這種潛力并不能完全釋放。解決的辦法就是使用鈾濃縮度5%以上的鈾燃料。Kurchatov研究所的研究表明，將換料周期為18個月用鈾濃縮度提高到5.45%將換料周期為24個月的鈾濃縮度度提高到5.8%-6.3%，可以顯著的增加燃料的平均燃耗并減少需要換料的燃料組件數量。