À, để tiếp câu chuyện nói về vụ nhiên liệu hạt nhân lò phản ứng hạt nhân mà hãng TVEL của Nga đã làm cho cả các nhà máy phương tây, cũng như vụ lò phản ứng neutron nhanh, đang nói dở với bác
A97 và
A98 (chắc là một) ở những trang đầu của topic này, thì hóa ra bọn TVEL đang nghiên cứu một loại nhiên liệu mới mà chịu được ra tai nạn (
accident-tolerant fuel ). Họ cũng muốn hướng đến việc
loại bỏ việc sản sinh chất thải phóng xạ (radioactive waste ) từ quá trình phát điện hạt nhân
Cái nhà máy neutron nhanh BREST-OD-300 mà Nga muốn xây dựng sẽ dùng chì làm chất tải nhiệt, chứ không còn dùng Natri nữa, bác
A97 hay
A98 ạ.
TVEL phác thảo innovation trong nhiên liệu hạt nhân
TVEL, công ty con về nhiên liệu hạt nhân của tập đoàn hạt nhân nhà nước Nga Rosatom, đang nghiên cứu phương pháp tiếp cận 'thành phần kép' (dual-component) để khép lại chu trình nhiên liệu hạt nhân, cũng như nghiên cứu về nhiên liệu chịu được tai nạn (ATF - accident-tolerant fuel ) và những innovation mới về nhiên liệu cho các đơn vị nhà máy VVER.
Trong một cuộc phỏng vấn độc quyền với
World Nuclear News , Konstantin Vergazov, Phó chủ tịch cấp cao của TVEL về Khoa học, Công nghệ và Chất lượng, đã giải thích về sự tiến bộ trong những lĩnh vực này. Vergazov đã nói chuyện với
WNN vào ngày 16 tháng 4, trong khuôn khổ
Diễn đàn Quốc tế lần thứ XI Atomexpo 2019 được tổ chức tại Sochi, Nga.
MOX và REMIX
Năm ngoái (năm 2018), Rosatom đã áp dụng một
chiến lược với tầm nhìn 100 năm (100-years outlook ) dựa trên các lò phản ứng neutron nhanh và lò phản ứng neutron nhiệt. Để làm được điều này, TVEL đang phát triển
nhiên liệu hỗn hợp oxit ( mixed-oxide - MOX) và nhiên liệu REMIX, cả hai đều sử dụng uranium tái chế cùng với plutonium. Đây là cách tiếp cận thành phần kép.
Vergazov cho biết: “Chúng tôi đang rất tích cực tham gia vào việc này và ngay bây giờ nó đang rất tốn kém. "Đó mới chỉ là giai đoạn đầu, nhưng trong tương lai, một khi chúng ta đưa plutonium và uranium tái sinh vào chu trình nhiên liệu, thì chi phí nhiên liệu của sản xuất năng lượng điện sẽ giảm."
Rosatom có kế hoạch
khởi động các lò phản ứng neutron nhanh thương mại trước. “Không có quốc gia nào khác hiện có công nghệ như vậy đang hoạt động,” Vergazov nói. "Tại địa điểm Tổ hợp Hóa chất Siberia [SCC], ở Seversk, chúng tôi đang xây dựng một demonstration center, một cơ sở lắp đặt lò phản ứng, một cơ sở tái chế nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng và một tầng cửa hàng để chế tạo nhiên liệu hạt nhân cho lò phản ứng nhanh.
Đây là một Dự án đầu tư R&D và một khi chúng tôi có được kết quả, chúng tôi sẽ áp dụng chúng trên toàn thế giới trong thị trường hạt nhân, nhưng chúng tôi sẽ bắt đầu ở Nga trước. "
Ông nói, trang web đang ở giai đoạn sẵn sàng cao. "Tất cả các thiết bị cần thiết cho cơ sở chế tạo nhiên liệu đó đã được mua và chuyển đến địa điểm. Giai đoạn tiếp theo sẽ là
chế tạo lò phản ứng neutron nhanh BREST-OD-300."
Lò phản ứng neutron nhanh
làm mát bằng chì BREST-OD-300 là một phần của dự án
Proryv , hay Breakthrough của Rosatom nhằm cho phép một chu trình nhiên liệu hạt nhân khép kín. Mục đích cuối cùng là
loại bỏ việc sản sinh chất thải phóng xạ từ quá trình phát điện hạt nhân. Dự án Đột phá bao gồm một mô-đun sản xuất / tái chế nhiên liệu để sản xuất nhiên liệu uranium plutonium (nitride) đậm đặc cho các lò phản ứng nhanh; nhà máy điện hạt nhân với lò phản ứng BREST; và một mô-đun rút nhiên liệu đã qua sử dụng.
Vào tháng 12 năm ngoái (năm 2018), TVEL đã khởi động sản xuất hàng loạt các tổ hợp nhiên liệu MOX cho lò phản ứng neutron nhanh BN-800 - được xây dựng như tổ máy 4 của nhà máy điện hạt nhân Beloyarsk ở quận Sverdlovsk - đi vào hoạt động thương mại vào tháng 10 năm 2016.
Công suất của tổ máy 789 MWe vượt xa lò phản ứng nhanh mạnh thứ hai thế giới - BN-600 Beloyarsk 3 công suất 560 MWe.
“Nhưng đây là những bước đầu tiên trong một hành trình dài,” Vergazov nói. "
Việc xây dựng một lò phản ứng nhanh thương mại là duy nhất trong ngành công nghiệp hạt nhân toàn cầu và để xây dựng một tầng mới để sản xuất hàng loạt nhiên liệu MOX có nghĩa là một số tiền đầu tư nhất định. Nhưng vì chiến lược của chúng tôi là nhìn về phía trước từ 50 đến 100 năm nên chúng tôi sẵn sàng đầu tư ngay hôm nay để hái quả trong tương lai. Chiến lược này dựa trên việc tiết kiệm chi phí cho nhiên liệu hạt nhân vì bằng cách kết hợp plutonium và uranium tái chế trong chu trình nhiên liệu hạt nhân, chúng ta tiết kiệm được nguyên liệu thô và đạt được hiệu quả kinh tế. Và chúng ta cũng sẽ xử lý lại chất thải hạt nhân từ các lò phản ứng neutron nhiệt - từ các đơn vị VVER - để lấy nhiên liệu cho các lò phản ứng neutron nhanh. "
Khi được hỏi liệu MOX được nung nóng có còn được coi là con đường phía trước hay không, hay liệu sản xuất trong tương lai có khả năng là MOX thiêu kết thông thường hay không, Vergazov nói: "Chúng tôi đang thực hiện cả hai cách tiếp cận và không giới hạn bản thân chỉ ở một". Ông nói thêm: "Mặc dù có những khó khăn nhất định đối với nhiên liệu bao rung nhưng trong quá trình chế tạo, chúng tôi vẫn cho rằng hướng này là một hướng nổi bật. Loại chế tạo này về mặt công nghệ phức tạp hơn so với các viên nhiên liệu gốm cổ điển làm từ uranium dioxide. Nếu chúng ta đang nói về cái gọi là nhiên liệu MNUP - nhiên liệu hỗn hợp nitride uranium-plutonium - sau đó liên quan đến công nghệ nitrat. Chúng tôi đã chế tạo một số mẫu nhiên liệu như vậy hiện đang được nạp vào lò phản ứng nhanh BN-600 và chúng tôi cũng đã hoàn thành một nghiên cứu khả thi vào sự an toàn và độ tin cậy của việc khai thác lõi lò phản ứng. "
Trang của TVEL ở Seversk đang nghiên cứu nhiên liệu MNUP, nhưng một ngày nào đó nó cũng có thể sản xuất nhiên liệu MOX, ông nói.
Rosatom đã nạp ba tổ hợp nhiên liệu REMIX thử nghiệm vào tổ máy số 3 được cấp nguồn VVER-1000 của nhà máy điện hạt nhân Balakovo ở vùng Saratov vào tháng 6 năm 2016, sau khi cơ quan quản lý Rostechnadzor cấp giấy phép.
“Mọi thứ đang diễn ra tốt đẹp với điều này,” Vergazov nói, “và chúng tôi quyết định năm nay sẽ kéo dài sang chu kỳ thứ ba, mỗi chu kỳ là 18 tháng”.
TVEL vẫn đang kéo dài việc chiếu xạ nhiên liệu REMIX (từ hỗn hợp tái sinh) trong lò phản ứng nghiên cứu MIR tại Viện nghiên cứu nhà nước về lò phản ứng nguyên tử ở Dimitrovgrad, ông nói thêm. "Chúng tôi đang thực hiện các nghiên cứu rất chi tiết về vấn đề này và dự án vẫn chưa kết thúc, nhưng ngay sau khi hoàn thành, chúng tôi sẽ cung cấp thông tin chính thức về kết quả. Đó là một trải nghiệm mới đối với chúng tôi và chúng tôi hiện đang xem xét các kết quả sơ bộ. "
Về kế hoạch cho một lò phản ứng BN-1200, đã được báo cáo về ngày mục tiêu là năm 2027, Vergazov cho biết: "Trong thời gian tới, chúng tôi sẽ nghiên cứu ý tưởng tại địa điểm ở Seversk, nơi chúng tôi đang xây dựng trung tâm trình diễn và khu phức hợp năng lượng, nhưng vẫn chưa có bất kỳ quyết định chính thức nào về việc xây dựng hệ thống lắp đặt lò phản ứng đó, cũng như đầu tư vào nó. Trong chiến lược của chúng tôi với triển vọng 100 năm, vẫn có hai lựa chọn về cách chúng tôi nên phát triển công nghệ lò phản ứng neutron nhanh, cho dù chúng ta sẽ có chất làm mát natri hay chì. "
Khi được hỏi khi nào REMIX sẽ được bán trên thị trường, Vergazov cho biết TVEL đã hoàn thành tất cả các nghiên cứu cần thiết để sử dụng nhiên liệu hỗn hợp uranium-plutonium trong lõi lò phản ứng của các đơn vị nhiệt và không chỉ các lò phản ứng neutron nhanh. "Chúng tôi đã thực hiện các thử nghiệm chiếu xạ tại các NPP Balakovo để chứng minh kết quả của những nghiên cứu đó, nhưng chúng tôi phải hiểu rằng việc đưa plutonium vào chu trình nhiên liệu hạt nhân sẽ có tác động đến toàn bộ chu trình nhiên liệu, bao gồm cả phần cuối. để sử dụng cả uranium và plutonium tái chế, nhưng điều đó sẽ đòi hỏi các cách tiếp cận khác nhau để xử lý chất thải hạt nhân uranium và plutonium và nhiên liệu đã qua sử dụng, cả về tái chế và lưu trữ.
"
Do đó, chúng tôi vẫn chưa đưa ra quyết định cuối cùng về việc sản xuất nhiên liệu REMIX. Chúng tôi đang trong quá trình nghiên cứu và phát triển. Chúng tôi không vội vàng lên kế hoạch thương mại hóa REMIX. Trước tiên, chúng tôi muốn thử nghiệm ý tưởng của mình ở Nga- các lò phản ứng được thiết kế ở đây ở Nga vì để thương mại hóa bất kỳ đổi mới công nghệ nào, bạn cần chứng minh được với khách hàng rằng nó đang hoạt động. Và việc vận chuyển plutonium qua biên giới cũng là một vấn đề cần được giải quyết. Không phải vậy nó không thể được thực hiện, nhưng đó là một vấn đề tế nhị đòi hỏi một cách tiếp cận đặc biệt. "
Ông nói, các quốc gia khác một ngày nào đó có thể sử dụng công nghệ này với plutonium của riêng họ, miễn là họ là các bên ký kết Hiệp ước Không phổ biến vũ khí hạt nhân.
Ông nói, công nghệ này có thể được sử dụng mà không cần sửa đổi trong lò phản ứng nước có áp suất tiêu chuẩn, "nhưng trước tiên chúng tôi phải rất chính xác và chính xác trong các nghiên cứu và thử nghiệm chiếu xạ và sau chiếu xạ tại Nga và thử nghiệm trước tiên tại thị trường nội địa của chúng tôi. Để cung cấp công nghệ cho khách hàng nước ngoài, trước tiên chúng tôi phải tự đưa ra trải nghiệm mạnh mẽ 100% về công nghệ đó. "
Trung Quốc đã quyết định xây dựng một lò phản ứng neutron nhanh - CFR 600 - và muốn công nghệ này có nguồn gốc từ Trung Quốc, Vergazov cho biết thêm rằng TVEL sẽ chế tạo nhiên liệu cho nó. Ông nói: “
Loại nhiên liệu này hiện đang được phát triển và ngay sau khi nó được phát triển, TVEL sẽ bắt đầu chế tạo tại Nhà máy Chế tạo Máy ở Elektrostal. "Đối với các đối tác Trung Quốc của chúng tôi, đó là một trải nghiệm hoàn toàn mới và chúng tôi chúc họ thành công. Điều đó có nghĩa là chiến lược liên quan đến các lò phản ứng nhanh của chúng tôi có thể được áp dụng không chỉ ở Nga mà trên toàn thế giới. Đối với toàn bộ ngành công nghiệp toàn cầu, dự án của Trung Quốc sẽ là một điểm tham chiếu tốt chứng minh chiến lược này hoạt động. "
Nhiên liệu chịu tai nạn (ATF)
TVEL đang nghiên cứu đồng thời bốn phương án cho ATF và tất cả chúng đều đang được chiếu xạ tại lò phản ứng MIR ở Dimitrovgrad. Vergazov cho biết, giải pháp "mang tính cách mạng nhất" là lớp phủ không chứa zirconium.
Bốn là hai cho lớp phủ - lớp phủ trên lớp phủ zirconium; và lớp phủ không phải zirconi (hợp kim crom-niken) - và hai lớp cho ma trận nhiên liệu - uranium dioxide cổ điển; và hợp kim uranium và molypden. Một lựa chọn khả thi khác, Vergazov nói, là ma trận uranium và silicon.
"Vào tháng 1, chúng tôi đã nạp các chu trình nhiên liệu thử nghiệm đầu tiên vào lò phản ứng. Một cụm nhiên liệu dành cho lò phản ứng VVER cổ điển, một cụm nhiên liệu khác dành cho lò phản ứng PWR. Mỗi cụm nhiên liệu có các thanh nhiên liệu với bốn sự kết hợp khác nhau của vật liệu bọc và vật liệu ma trận nhiên liệu và đó là lý do tại sao chúng tôi nói rằng tất cả bốn phương án hiện đang được chiếu xạ. Chúng tôi đang thử nghiệm chúng đồng thời bằng cách sử dụng các vòng nước khác nhau, "ông nói.
Khi được hỏi công nghệ ATF nước ngoài nào mà anh ấy thấy thú vị nhất, anh ấy nói: "Chúng tôi biết rằng họ cũng đang thử nghiệm nhiên liệu uranium và silicon và họ đang thêm các lớp phủ không chứa zirconium. Giống như các công ty toàn cầu khác, chúng tôi đang cố gắng sản xuất vỏ thanh nhiên liệu bằng silicon carbon vật chất."
Mỗi cụm nhiên liệu chứa 24 thanh nhiên liệu với các kết hợp vật liệu khác nhau đang được thử nghiệm trong lò phản ứng MIR trong các điều kiện càng gần với lò đang vận hành càng tốt, bao gồm các thông số của chất làm mát VVER và PWR. Thiết kế lò phản ứng nghiên cứu cho phép các nghiên cứu song song theo các vòng riêng biệt, điều này đặc biệt quan trọng với việc thử nghiệm nhiên liệu đồng thời cho các lò phản ứng do Nga thiết kế và nước ngoài.
VVER-1000 nhiên liệu
TVEL đã phát triển dòng nhiên liệu "thế hệ thứ tư" - TVS-4 - cho các lò phản ứng VVER-1000. Các tổ hợp nhiên liệu này, với công suất tăng lên và thiết kế tiên tiến hơn, sẽ cải thiện đáng kể hiệu suất kinh tế của các nhà máy điện hạt nhân trong khi duy trì cùng mức độ an toàn, công ty cho biết. Như vậy, thành phần nhiên liệu trong giá thành điện của các nhà máy điện hạt nhân có thể giảm từ 2-4%. Các tổ hợp nhiên liệu thế hệ thứ tư đang được giới thiệu tại các nhà máy điện hạt nhân ở châu Âu với các lò phản ứng VVER - năm ngoái, lô nhiên liệu TVSA-12 thứ ba đã được nạp vào các lò phản ứng Kozloduy ở Bulgaria và lô băng nhiên liệu TVSA-T.mod.2 đầu tiên là được đưa vào lò phản ứng hạt nhân Temelín ở Cộng hòa Séc. TVEL có kế hoạch cung cấp các tổ hợp nhiên liệu thế hệ thứ tư cho các quốc gia khác.
TVEL cũng sẵn sàng cung cấp nhiên liệu với mức làm giàu hơn 5% (tăng từ 4,85% hiện tại). Nó sẽ cho phép các đơn vị điện hạt nhân chuyển sang chu kỳ nhiên liệu 24 tháng - tức là việc ngừng hoạt động để nạp các tổ hợp nhiên liệu tươi vào lò phản ứng sẽ diễn ra hai năm một lần, thay vì cứ mỗi năm rưỡi như hiện nay.
Rosenergoatom, công ty con điều hành nhà máy điện hạt nhân của Rosatom, đã chuyển VVER-1000 của mình từ chu kỳ nhiên liệu 12 tháng sang chu kỳ 18 tháng. Điều tương tự cũng được lên kế hoạch cho các lò phản ứng VVER-1200.
www.rbc.ru
ria.ru
-----------------------------------
