Французская группа AREVA потерпела неудачу в ходе опытной эксплуатации сборок с MOX-топливом на блоке "Катавба-1" (Catawba-1) в США. Может ли это сказаться на российской программе развития реакторов на быстрых нейтронах?

Соглашение СОУП

Перевод части американских PWR на MOX-топливо осуществляется в рамках совместного соглашения с Россией об утилизации избыточного оружейного плутония (СОУП).

Официальной датой появления на свет соглашения СОУП считается 2 сентября 1998 года. В этот день в Москве было подписано совместное заявление Бориса Ельцина и Билла Клинтона о принципах обращения и утилизации плутония, заявленного как не являющийся более необходимым для целей обороны. В документе подтверждались намерения России и США изъять из своих арсеналов и переработать до 50 тонн оружейного плутония.

Два года спустя (29 августа 2000 года в Москве и 1 сентября 2000 года в Вашингтоне) Михаил Касьянов и Альберт Гор подписали межправительственное соглашение, в котором зафиксировали некоторые количественные характеристики и основные принципы плутониевой сделки, а именно:

• каждая сторона утилизирует не менее 34 тонн плутония с соотношением изотопов ²⁴⁰Pu к ²³⁹Pu не более 10%;
• утилизация производится либо путём облучения плутония в реакторах (легководные реакторы в России и США, реакторы БОР-60 и БН-600, а также любые иные реакторы по письменному согласию сторон);
• утилизация производится на параллельной основе, и стороны должны стремиться выйти на темп утилизации 2 тонны плутония в год;
• ОЯТ MOX-топлива из оружейного плутония не может быть переработано до завершения всей программы СОУП.

Соглашение Касьянова-Гора было справедливо расценено как выгодное для Российской Федерации. Исходно Соединённые Штаты настаивали на том, что американская квота избыточного плутония должна быть иммобилизована, а не выжжена в реакторах. В Москве обращали внимание, однако, что вариант с остекловыванием плутония обладает низким барьером против возможного обратного выделения плутония.

Если американский выбор типа реакторов для утилизации плутония остался неизменным (легководные реакторы под давлением PWR), то Россия за годы, прошедшие с момента подписания соглашения Касьянова-Гора, несколько раз меняла свои приоритеты. Из списка выжигателей были удалены ВВЭР (по некоторым данным, к переходу на MOX-топливо готовилась Балаковская АЭС), зато были включены "бумажные" высокотемпературные реакторы ГТ-МГР.

19 ноября 2007 года Сергей Кириенко и Сэмюэль Бодмэн подписали очередной документ под названием "Совместное заявление о взаимопонимании", который окончательно (ли?) определил методы утилизации российской квоты. Отныне Россия планирует задействовать для этой задачи реакторы БН-600, БН-800, а в будущем - возможно, и ГТ-МГР. Задачи по эксплуатации строящегося реактора БН-800 стали официально увязанными с задачами внешней политики Российской Федерации.

Американская часть программы

Фабрикация MOX-топлива из оружейного плутония для реакторов PWR в США будет выполняться на заводе MFFF, строительство которого было начато 1 августа 2007 года на площадке "Саванна-Ривер".

Исполнителем контракта на строительство MFFF выбрана компания "Shaw AREVA MOX Service". Стоимость завода составит 4,8 млрд долларов. Его опытно-промышленная эксплуатация начнётся в 2014 году, а сдача в коммерческую эксплуатацию состоится в 2016-2017 годах.

На нужды строительства комплекса MFFF будет затрачено 170 тысяч кубических ярдов бетона, 35 тысяч тонн арматурной стали, 3 млн футов кабелей и более 80 миль трубопроводов. При земельных работах потребуется вынуть в общей сложности 980 тысяч кубических ярдов грунта.

Часть американских конгрессменов считает завод MFFF слишком дорогостоящим проектом, и это не раз приводило к жарким спорам в парламенте США. Так, в 2008 году ассигнования на MOX-завод были сокращены на 112 млн долларов. Немало вопросов у депутатов вызывает и подчинённость проекта в министерстве энергетики США нераспространенческому агентству NNSA - в конгрессе полагают, что отвечать за завод должны гражданские чиновники.

Внешний завод комплекса MFFF (проект)

Квалификация сборок из MOX-топлива с оружейным плутонием проводится в США на блоке "Катавба-1" с реактором PWR.

Для MOX-сборок группа AREVA предложила проект "Mark-BW/MOX1" со сплавом M5. В изготовлении опытной партии кассет было задействовано сразу несколько организаций из Франции и США:

• Лос-Аламосская национальная лаборатория предоставила для изготовления топлива необходимое количество плутония;
• филиал AREVA NP в американском Линчбурге изготовил компоненты сборок;
• в Кадараше (Франция) из доставленного туда плутония были сделаны топливные таблетки;
• на французском заводе MELOX в департаменте Гар была выполнена фабрикация партии кассет, доставленных впоследствии на АЭС "Катавба".

Загрузка опытной партии из 4 MOX-кассет в активную зону "Катавбы-1" состоялась 4 июня 2005 года. По состоянию на 11 ноября 2006 года, сборки отработали 499 эффективных суток и достигли глубины выгорания 22,5 ГВт×сут/т. По состоянию на 17 октября 2007 года, сборки достигли глубины выгорания 36 ГВт×сут/т. В официальных публикациях группы AREVA на тот момент не было никаких упоминаний о каких-либо установленных в ходе эксплуатации сборок проблемах.

Изготовление MOX-сборок для АЭС "Катавба"

Транспортировка MOX-сборок для АЭС "Катавба"

В июне 2008 года компания "Duke Energy", владеющая АЭС "Катавба", досрочно выгрузила опытные MOX-сборки из активной зоны. Причиной этому стало обнаружение недопустимой геометрической деформации направляющих каналов для стержней СУЗ, сделанных из сплава M5. Скорее всего, теперь от специалистов AREVA потребуется внести необходимые изменения в проект MOX-сборки и изготовить новую опытную партию для облучения в реакторе PWR.

Картограмма MOX-сборки для АЭС "Катавба"

Сплав M5

Сплав M5 исходно не предполагался к использованию в проекте MOX-сборок для реакторов PWR. Ранее считалось, что конструкционным материалом для этих кассет выступит хорошо проверенный на практике сплав циркалой-4. Однако инженеры группы AREVA сочли M5 достаточно надёжным для включения его в плутониевую программу.

Сплав M5 (цирконий-ниобий-кислород) был создан французскими специалистами для решения задач борьбы с коррозионными проявлениями, особенно при высоких глубинах выгорания в легководных реакторах под давлением. Его испытания на АЭС с реакторами PWR в различных государствах начались в 90-ых годах.

В апреле 2007 года у кассет производства группы AREVA, установленных на американском блоке TMI-1, были обнаружены серьёзные деформации направляющих каналов, сделанных из сплава M5.

Насколько известно, за последние месяцы эксперты AREVA провели спешные инспекции состояния топлива на таких американских АЭС, как "Окони", "Дэвис-Бесс" и "Кристалл Ривер" в связи с появившимися там аналогичными проблемами. Детальная информация по состоянию кассет со сплавом M5 на французских реакторах пока отсутствует.

Последствия для России

Срыв программы квалификации опытной партии MOX-сборок на АЭС "Катавба" грозит Соединённым Штатам существенной задержкой с реализацией соглашения СОУП. В том случае, если от AREVA потребуется полное повторение эксперимента с облучением опытной партии, сроки начала в США работ по СОУП могут сдвинуться вперёд, как минимум, на три года.

Ситуация может оказаться и ещё более неприятной для американской стороны. Производственный комплекс в Кадараше, на котором были изготовлены топливные таблетки для первой партии MOX-сборок, более не функционирует, и американцам придётся искать нового партнёра для выпуска таблеток.

Таким образом, Россия после событий на АЭС "Катавба" может получить дополнительное время для развёртывания собственных топливных мощностей, требующихся для СОУП. Однако расслабляться россиянам нельзя.

На настоящий момент, Россия отстаёт от Соединённых Штатов в темпах работ по утилизации избыточного оружейного плутония. Обращают на себя внимание, прежде всего, два момента.

Строительство завода по фабрикации MOX-топлива.

В отличие от США, где работы по строительству завода были начаты летом прошлого года, Россия до сих пор не определилась с выбором места для размещения своего завода. На эту роль претендуют сразу две площадки в составе г/к "Росатом", причём у каждой из них есть доводы в свою пользу.

Испытание сборок с MOX-топливом.

"Росатом" делает упор на технологии виброуплотнённого топлива, по которым достигнуты определённые положительные результаты в НИИАР. Этот вид топлива признаётся перспективным для замкнутого ЯТЦ, однако уступает по объёму выполненных квалификационных испытаний традиционному таблеточному топливу.

В этой связи, очень важным представляется успешное завершение программы испытаний сборок из MOX-вибротоплива на БН-600. Необходимо добавить, что каких-либо обобщающих данных по итогам облучения российских плутониевых сборок из вибротоплива на Белоярской АЭС в открытом доступе не имеется.

Подводя итоги, можно сказать - Россия, скорее всего, получит дополнительное время на подготовку к началу исполнений своих обязательств по СОУП. Теперь только от нас самих будет зависеть, насколько эффективно мы сможем воспользоваться этой передышкой.

ИСТОЧНИК: Михаил Сторожевой, AtomInfo.Ru

ДАТА: 05.08.2008

Темы: ЯТЦ, США, AREVA, MOX-топливо, Россия