Испытательные сборки топлива, устойчивого к авариям (accident-tolerant fuel, ATF), установленные в блоке АЭС «Хатч-1» компании «Southern Nuclear» в начале 2018 г., прошли 24-месячный топливный цикл. Далее будут проходить испытания образцов испытательных стержней.

Блок АЭС «Хатч-1» был введен в действие 4 марта 2018 г. после загрузки испытательных сборок с использованием оболочки из железа, хрома и алюминия. Покрытие топлива известно как IronClad, а конструкция покрытия оболочки цирконием известна как ARMOR. По сообщению корпорации-поставщика «Global Nuclear Fuels» (GNF), материал IronClad разработан для обеспечения стойкости к окислению и хорошего поведения материала в широком диапазоне условий с низкими скоростями окисления при более высоких температурах, что еще больше повышает допустимые пределы безопасности.

На блоке АЭС «Хатч-1» были установлены два варианта материала IronClad, один в форме топливного стержня, но не содержащий топлива, а другой был в виде твердого стержневого сегмента. Испытательные сборки IronClad являются первыми, разработанными в рамках программы Министерства энергетики США по усовершенствованному топливу, адаптированному к аварийным ситуациям, для установки в коммерческий ядерный реактор. Покрытие ARMOR применяется для стандартного топливного стержня с циркониевым покрытием. Материал IronClad обеспечивает улучшенную защиту от обломков и большую стойкость к окислению по сравнению со стандартной циркониевой оболочкой.

Во время недавнего планового технического обслуживания и перегрузки топлива операторы перенесли образец испытательных стержней из активной зоны блока АЭС «Хатч-1» в бассейн для отработавшего топлива. Первоначальный осмотр стержней уже завершен. Материал и покрытие стержней будут дополнительно оценены в Ок-риджской национальной лаборатории. Данные, полученные в результате этого анализа, будут использоваться компаниями «Southern Nuclear» и GNF для руководства дальнейшим развитием технологий топлива ATF и предоставления информации для рассмотрения процесса лицензирования Комиссией ядерного регулирования США.

Первоначальные проверки подтвердили, что топливо работало так, как было предусмотрено, и ожидается, что этот успех и данные поставщиков топлива будут использованы для дальнейшего развития этой инновационной технологии. Компания «Southern Nuclear» будет продолжать искать решения в отношении усовершенствованного топлива, которые повышают производительность и надежность действующих АЭС и обеспечивают безопасность и здоровье потребителей и сотрудников.

На АЭС «Клинтон» компании «Exelon» также были установлены испытательные сборки, используемые компанией GNF, с циркониевой оболочкой с покрытием ARMOR и устойчивое к авариям топливо с покрытием IronClad.

Компания GNF является совместным предприятием компаний GE и «Hitachi» и работает в основном через компанию «Global Nuclear Fuel-Americas» в Уилмингтоне (штат Северная Каролина) и компанию «Global Nuclear Fuel-Japan Co.» в Курихама в Японии.

Компании «Framatome» и «Westinghouse» также разрабатывают концепции топлива ATF с помощью финансирования Министерства энергетики.

World Nuclear News, 26.2.2020

В активную зону реактора АЭС «Клинтон» загружены опытные сборки с образцами устойчивого к авариям (толерантного) топлива проектов ARMOR и IronClad компании «Global Nuclear Fuel» (GNF).

Одноблочная АЭС «Клинтон» мощностью 1098 МВт с кипящим водяным реактором расположена в штате Иллинойс и управляется компанией «Exelon Generation». Загруженные в ее активную зону опытные сборки IronClad включают три разновидности, и это первые топливные сборки с оболочкой твэла на основе ферритовой стали, установленные в активной зоне коммерческого реактора. Не содержащие топлива опытные твэлы IronClad были загружены в активную зону на АЭС «Хатч» в штате Джорджия в 2018 г. Оболочка топливной сборки IronClad изготовлена из сплава железо-хром-алюминий.

Конструкции топлива ARMOR и IronClad были разработаны в рамках программы по толерантным топливам Министерства энергетики (МЭ), начавшейся в 2012 г. Программа нацелена на разработку новых оболочек твэлов и материалов топливных элементов, которые могли бы лучше переносить потерю теплоносителя в активной зоне, сохраняя или даже улучшая при этом эксплуатационные и экономические характеристики топлива во время нормальных режимов эксплуатации АЭС.

Разработанные компанией GNF решения для топливных оболочек сборки IronClad обеспечивают существенную сопротивляемость к окислению и превосходное поведение материала по сравнению с предыдущими решениями. Низкие скорости окисления материала при более высоких температурах еще больше раздвигают границы безопасных режимов эксплуатации АЭС.

В то же время, циркониевая оболочка с покрытием ARMOR обеспечивает топливным стержням повышенную защиту от такого негативного явления как поверхностный износ с образованием обломков, что также расширяет границы безопасности и абразивную стойкость.
Компания GNF производит топливные сборки на своем предприятии в Уилмингтоне, штат Северная Каролина.

Помимо компании GNF, по программе толерантных топлив МЭ работает также с компаниями «Framatome» и «Westinghouse». Задачей МЭ является вывод на рынок этого топлива, чтобы к 2025 г. можно было развернуть его использование в коммерческих реакторах.

Источник: Nuclear Engineering International: News, 15.01.2020