Перспективы использования МОКС-топлива в ЯТЦ реакторов типа CANDU

Smith, для AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 07.09.2014

Мы публикуем статью, подготовленную для электронного издания AtomInfo.Ru, давним активным участником нашего форума. По его просьбе, в авторстве указывается только его ник на форуме Smith.

Материал подготовлен на основании выступления Джона Сарудиса (John Saroudis), регионального вице-президента компании "Candu Energy", на международной ядерной конференции, которая прошла в конце мая 2014 года в Румынии.

Реакторная технология Enhanced CANDU 6 (EC6) позиционируется разработчиками из компании "Candu Energy" как отвечающая всем критериям Поколения III, то есть, обладающая оптимальными характеристиками не только с точки зрения непосредственно конструкции реактора, но и с точки зрения возможности реализации опций перспективного топливного цикла, а именно:

- более эффективное использование энергии урана;

- снижение итогового количества долгоживущих РАО;

- решение проблемы нераспространения делящихся материалов;

- возможность реализация ториевого ЯТЦ.

По сравнению с действующими энергоблоками с реакторами типа CANDU, для EC6 необходимы лишь незначительные конструктивные изменения реакторной установки, так как основные метаморфозы должны коснуться переделов головной стадии реализуемого варианта ЯТЦ.

Основными преимуществами использующегося в настоящее время CANDU-топлива (Рис.1) на основе природного урана является его хорошая производительность, возможность перегрузки на ходу (без останова реактора), относительно лёгкая процедура фабрикации, а также возможность локализации производства на территории страны-потребителя.

Рис.1. Пучок твэлов для реактора CANDU
(длина 0,5 м; вес 24 кг; диаметр 10 см).

Исследования в направлении разработки альтернативных вариантов ЯТЦ для CANDU-технологии проводятся довольно давно, с 60-ых годов прошлого века. Параллельно с развитием основного варианта ЯТЦ на базе природного урана, проводились эксперименты с облучением инновационных топливных композиций, а также всевозможные послереакторные исследования.

Альтернативные топливные циклы для реакторов типа CANDU, перспективы внедрения которых представляются разработчикам в настоящее время наиболее привлекательными:

- использование урана небольшого обогащения, а также регенерированного урана;

- реализация варианта дожигания ОЯТ легководных реакторов в реакторах типа CANDU (Direct Use of Spent PWR Fuel In CANDU - DUPIC);

- использование МОКС-топлива в реакторах CANDU (CANMOX) с целью утилизации плутония;

- вовлечение тория в ЯТЦ тяжеловодных реакторов.

Предложение по использованию в реакторах CANDU уран-плутониевого МОКС-топлива активно продвигается канадцами в Великобритании в качестве эффективного варианта утилизации большого количества хранящегося на её территории регенерированного плутония.

Общее количество "гражданского" плутония (как уже выделенного, так и содержащегося в непереработанном ОЯТ), которое в перспективе может быть направлено на утилизацию в Великобритании, оценочно составляет порядка 140 тонн.

На безопасное хранение уже регенерированного плутония (около 115 тонн) ежегодно выделяются немалые средства, в то время как окончательное решение о его дальнейшей судьбе до сих пор не принято.

Вариант, предлагаемый "Candu Energy", позволит:

- утилизировать плутоний как делящийся материал в составе CANMOX-топлива, что позволит решить вопросы нераспространения, а также получить выгоду от генерируемой с его помощью электроэнергии;

- получить на базе имеющегося плутония количество электроэнергии, эквивалентное работе 3 ГВт в течение, по крайней мере, 30 лет;

- попутно вовлечь в ЯТЦ существующие запасы регенерированного и/или обеднённого урана, которые на данный момент считаются отходами.

В настоящее время канадцы продолжают взаимодействовать с уполномоченными органами Великобритании - Nuclear Decommissioning Authority (NDA) и Department of Energy and Climate Change (DECC) - с целью уточнения порядка лицензирования, поддержки обоснования планируемых к применению технологических решений, более углубленной оценки стоимости реализации проекта в целом и выгод от его осуществления.

Ключевыми особенностями использования CANMOX-топлива в Великобритании представители "Candu Energy" считают следующие:

- скорейшее начало сооружения четырёх энергоблоков общей мощностью около 3 ГВт(эл) позволит с высокой долей вероятности на основе имеющегося у компании опыта (Рис.2) уложиться в запланированный бюджет и сроки строительства, в результате чего Великобритания получит чистый с точки зрения выбросов углекислого газа источник электроэнергии на перспективу порядка 60 лет;

- реализация варианта утилизации имеющегося в наличии плутония, который обладает существенными преимуществами, основные из которых уже были перечислены ранее;

- наличие широкой базы заинтересованных инвесторов, хорошо знакомых с технологией CANDU, которые ценят преимущества проекта внедрения CANMOX-топлива с точки зрения его ядерной безопасности, решения проблем нераспространения и защиты окружающей среды;

- для британских компаний имеется высокий потенциал с точки зрения участия в сооружении энергоблоков с EC6 (доля локализации должна составить до 80%), с весьма неплохими перспективами экспорта отработанной технологии в другие страны;

- реактор EC6 является "лицензируемым", коммерчески привлекательным на международном рынке и изначально (уже при разработке) предусмотренной возможностью использования CANMOX-топлива.

Рис.2. География реализованных проектов "Candu Energy".

Относительно непосредственно проекта реакторной установки EC6, канадские разработчики считают одной из его сильных сторон существование глобальной цепочки поставщиков оборудования, никак не связанной с аналогичной цепочкой для легководных установок.

EC6 является эволюционным проектом в развитие CANDU 6 с точки зрения безопасности, облегчения работы операторов, надёжности и экономичности.

Что же касается проблемы лицензирования EC6 в Великобритании, то с местным регулятором уже согласована стоимость, узловые моменты и дорожная карта реализации предстоящей процедуры.

В общем и целом, проект EC6 по своим основным параметрам без проблем вписывается в существующие британские площадки размещения энергоблоков АЭС, а кроме того, нет необходимости в возведении новых линий электропередач.

Что касается существующего топлива для реакторов CANDU, то в докладе отмечается, что помимо относительно простой технологии фабрикации, оно отличается низкой стоимостью и будет хорошо совместимо с перспективным CANMOX-топливом.

Возможность использования различных по своему составу топливных сборок (в том числе с содержанием регенерированного урана) в реакторах CANDU уже была экспериментально подтверждена.

Имеющиеся в Великобритании предприятия ЯТЦ вполне отвечают требованиям, заявляемым со стороны разработчиков из Канады относительно необходимого качества продукции.

Планируется, что будет получена лицензия на эксплуатацию "гибридной активной зоны" (традиционное топливо из природного урана + CANMOX) с постепенным переходом к полной загрузке CANMOX.

В целом, топливо CANMOX выглядит более эффективным способом утилизации регенерированного плутония по сравнению с его использованием в качестве топлива легководных реакторов, в частности потому, что реализация этого варианта, как ожидается, займёт гораздо меньше времени.

Схематично разрабатываемая структура ЯТЦ на основе использования CANMOX-топлива в Великобритании представлена на Рис.3.

Из хранилища на площадке в Селлафилде выделенный плутоний и обеднённый уран будут поступать на передел фабрикации (спекание таблеток и снаряжение пучков твэлов). После облучения в реакторе сборки будут поступать на временное сухое хранение до момента ввода в эксплуатацию пункта геологического захоронения.

Рис.3. Перспективный ЯТЦ на базе CANMOX-топлива.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Предварительная дорожная карта реализации проекта строительства энергоблоков на базе тяжеловодных реакторов проекта EC6 в Великобритании представлена на Рис.4.

Основные стадии проекта следующие:

      A - предпроектные работы и лицензирование;

      B - детальное проектирование;

      C - подготовка площадки размещения;

      D - контрактация оборудования длительного цикла изготовления;

      E - сооружение и ввод в эксплуатацию.

Рис.4. Дорожная карта реализации сооружения энергоблоков с EC6.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Как уже отмечалось выше, согласно имеющейся публичной информации, британцы пока не сделали окончательного выбора между возможными способами утилизации своего "гражданского" плутония.

Помимо канадского варианта рассматривается предложение альянса "General Electric"/"Hitachi" (сооружение в Великобритании и использование для целей утилизации натриевого реактора на быстрых нейтронах PRISM).

Консультации с американо-японским альянсом и компанией "Candu Energy" продолжаются.

NDA уточняет, что оба варианта имеют свои преимущества и недостатки в сравнении с "классическим" вариантом утилизации плутония в составе МОКС-топлива для легководных реакторов.

Планируется, что окончательный выбор будет сделан примерно через один-два года.

Ключевые слова: ЯТЦ, MOX-топливо, CANDU, Статьи, Smith

---

Другие новости:

В Иране якобы задержан гражданин Украины по обвинению в саботаже на АЭС - газета

Независимого подтверждения информации пока нет.

Замена крышки реактора и ПГ на "Beaver Valley-2" переносится на 2019-2020 годы

На блоке улучшен ВХР и выполнены мероприятия по управлению старением.

Завершена сборка верхнего полукорпуса реактора для блока №1 Белорусской АЭС

После сборки полукорпуса работники приступят к автоматической сварке кольцевых швов.

---

---

---

---

Поиск по сайту: