Компания «Holtec International» поставила первые пять из 15 модулей для сухого хранилища отработавшего топлива на площадке бразильской АЭС «Ангра». Новое хранилище, которое должно быть введено в эксплуатацию в конце 2020 г., позволит создать пространство для хранения на блоках АЭС «Ангра-1 и -2», что позволит продолжить их работу.

В соответствии с контрактом, подписанным в 2017 г., американская компания «Holtec» поставляет бразильской компании «Eletronuclear» системы HI-STORM FW и соответствующее оборудование для сухого хранения отработавшего топлива АЭС «Ангра-1 и -2». На блоке АЭС «Ангра-1» действует реактор с водой под давлением (PWR) электрической мощностью 609 МВт, разработанный компанией «Westinghouse». На блоке АЭС «Ангра-2» действует реактор PWR электрической мощностью 1275 МВт, разработанный компанией «Siemens». Блоки имеют различную архитектуру и основы лицензирования, что усложняет проект. Компания «Holtec» модифицирует краны для обращения с контейнерами и оборудование для загрузки топлива в многоцелевые канистры и для перемещения канистр в сухое хранилище.

На АЭС «Ангра» были доставлены первые пять модулей для нового хранилища. Эти цилиндры будут заполнены бетоном, чтобы обеспечить радиологическое экранирование канистр, в которые будут помещены отработавшие топливные элементы.

Компания-субподрядчик «Cardan Engenharia» выполняет строительные работы для сухого хранилища. Эту работу планируется завершить в ноябре. До этого времени будет выполнено бетонирование плиты, строительство склада и установка защитного ограждения, наружного освещения и контрольного пункта. Также будут установлены системы контроля температуры и радиации.

Все оборудование для нового объекта, включая канистры, топливное оборудование и оставшиеся 10 модулей хранения, должно быть доставлено на АЭС «Ангра» к июлю.

В августе компания «Holtec» проведет обучение персонала для эксплуатации и обслуживания на АЭС «Ангра-1 и -2». В мае начнутся пуско-наладочные работы для перегрузочного оборудования, которые будут проводиться без использования облученных топливных элементов. Передача отработавшего топлива из хранилища блока 2 начнется в декабре.

Бассейны для хранения на АЭС «Ангра-1 и -2» планируется заполнить в 2021 г. В общей сложности 288 топливных элементов будут удалены из реактора АЭС «Ангра-2» и 222 топливных элемента из реактора АЭС «Ангра-1», что освободит место в бассейнах хранения еще на пять лет эксплуатации для каждого блока. Сухое хранилище может вместить до 72 модулей до 2045 г.

World Nuclear News, 6.04.2020

Компания «Duke Energy» будет добиваться второго 20-летнего продления лицензий на эксплуатацию всех своих ядерных реакторов, начиная с трехблочной АЭС «Окони», для которой она планирует подать заявку в 2021 г. Блоки являются ключевыми для достижения целей по выбросам углерода.

Компания «Duke Energy» эксплуатирует 11 ядерных реакторов на шести площадках в Северной и Южной Каролине, включая трехблочную АЭС «Окони», двублочные АЭС «Брансуик», «Катоба» и «МакГуайр» и одноблочные АЭС «Робинсон» и «Шеарон-Харрис». За исключением АЭС «Брансуик», на которой действуют реакторы с кипящей водой (BWR), на остальных АЭС используются реакторы с водой под давлением (PWR). Реакторы компании «Duke Energy» имеют общую электрическую мощность более 10700 МВт. Компания поставила перед собой цели сокращения выбросов углерода, по крайней мере, на 50% к 2030 г. и до нуля к 2050 г.

Американские реакторы изначально лицензированы Комиссией ядерного регулирования (NRC) для эксплуатации в течение 40 лет. Этот период, первоначально основан на экономических, а не технологических ограничениях. Затем компании могут подать заявку на последующее 20-летнее продление лицензии, что дает им потенциал эксплуатации в течение 80 лет. Все энергоблоки компании «Duke Energy» ранее были лицензированы комиссией NRC, но в начале 2030-х годов их лицензии на эксплуатацию истекают.

АЭС имеют высокий уровень эксплуатационных показателей. Реакторы компании «Duke Energy» в 2018 г. отметили 20-й год с коэффициентом мощности более 90%, и компания заявила, что строгие программы постоянного профилактического технического обслуживания, а также модернизация технологий и инвестиции внесли в это свой вклад. Продление лицензий также обеспечит значительную ценность для клиентов, поддерживая при этом местные сообщества посредством рабочих мест, налогов, доходов и партнерских отношений.

Три энергоблока АЭС «Окони», которые будут первыми, для которых компания «Duke Energy» представит заявку на второе продление лицензии. В настоящее время они имеют лицензии на эксплуатацию до 2033 г. (блоки 1 и 2) и до 2034 г. (блок 4). По сообщению компании «Duke Energy», второе продление лицензии требует всестороннего анализа и оценки, чтобы обеспечить безопасную работу блоков в течение длительного периода. Процесс начинается с принятия заявки комиссией NRC для рассмотрения, с целью завершения последующего продления лицензии в течение 18 месяцев. Процесс продления лицензии предоставляет возможности для участия общественности через публичные собрания и периоды общественного обсуждения правил, инструкций по обновлению и других документов. К настоящему времени регулирующий орган получил и рассматривает вторую заявку на продление лицензии для АЭС «Терки-Пойнт», «Пич-Боттом» и «Сарри». Заявка на второе продление лицензии для АЭС «Норт-Анна» должна быть представлена в 2020 г.

Источник: World Nuclear News, 20.9.2019

Государственная Китайская национальная ядерная корпорация (China National Nuclear Corporation – CNNC) сообщила, что в Китае начали проект строительства первого небольшого модульного реактора (SMR) ACP100 в Чанцзяне, в островной провинции Хайнань в рамках усилий страны по диверсификации своего ядерного сектора. Строительство демонстрационного блока, известного как проект Линлон (Linglong One), планируется начать к концу этого года.

Первоначально проект планировалось начать в 2017 г. Конструкция интегрированного реактора с водой под давлением (PWR) ACP100 разрабатывается с 2010 г. Его предварительный проект был завершен в 2014 г. Основные компоненты его первичного контура теплоносителя должны быть установлены внутри корпуса высокого давления реактора. Первый бетон должен быть залит 31 декабря 2019 г. Ожидается, что строительство займет 65 месяцев, а блок мощностью 125 МВт будет запущен к 31 мая 2025 г. при условии получения соответствующих разрешений правительства. Это многоцелевой реактор, предназначенный для производства электроэнергии, отопления, производства пара или опреснения морской воды. В уведомлении корпорации CNNC указано, что первый демонстрационный реактор SMR на АЭС «Чанцзян» (остров Хайнань) будет использоваться для проверки проектирования, изготовления, строительства и эксплуатации технологии, а также для накопления ценного опыта на малых АЭС.

Реактор ACP100 был определен как «ключевой проект» в 12-й пятилетке Китая и разработан на основе более крупного реактора ACP1000 PWR. Конструкция, которая имеет 57 тепловыделяющих сборок и встроенные парогенераторы, включает в себя элементы пассивной безопасности и будет установлена под землей. В Китае надеются, что реактор Линлон (Linglong One) в конечном итоге будет стоять рядом с более крупным реактором Хуалон (Hualong One) третьего поколения, и собираются экспортировать свои передовые ядерные технологии и строить проекты за рубежом. На площадке в Чанцзяне уже размещены два действующих реактора PWR CNP600, а также планируется строительство двух блоков Hualong One.

Реакторы SMR составляют около трети от размера обычных реакторов и могут быть использованы в отдаленной сельской местности, отправлены на острова и подключены к существующей сетевой инфраструктуре. Также ожидается, что они будут использоваться в Китае для проектов городского отопления и опреснения воды. В июне Государственная энергетическая инвестиционная корпорация (State Power Investment Corporation) заявила, что планирует построить небольшой пилотный реактор для отопления в северо-восточном городе Цзямусы с целью ввода его в эксплуатацию к 2024 г.

Амбициозные планы Китая по строительству реакторов были сдержаны его решением полагаться на более крупные, более безопасные, но непроверенные конструкции реакторов третьего поколения, которые являются дорогостоящими и имеют длительное время строительства. Первый в мире реактор AP1000, разработанный американской компанией «Westinghouse», начал работать в Саньмене на восточном побережье Китая в 2018 г., примерно на четыре года позже графика. Первый в мире реактор EPR, разработанный французской компанией «AREVA», также начал работу в Китае в декабре 2018 г. Ожидается, что Китай досрочно завершит свой первый реактор с использованием собственной отечественной технологии Hualong One к концу 2020 г.

Источник: World Nuclear News, 18.7.2019

Стремясь повысить безопасность и экономичность, компании, производящие ядерное топливо, делают инвестиции в новые материалы и технологии производства.

Двумя основными факторами разработки материалов в области ядерного топлива являются безопасность и стоимость топливного цикла. Компания «Framatome» занимается исследованиями и разработками реакторов с водой под давлением (PWR) и реакторов с кипящей водой (BWR). Это включает проекты на площадках компании «Framatome» во Франции, Германии и США, а также техническое партнерство по всему миру.

После аварии на АЭС «Фукусима-I» в 2011 г. атомная отрасль предприняла глобальные усилия по дальнейшему увеличению запаса топлива в случае тяжелой аварии. Это привело к программам по разработке улучшенного топлива, устойчивого к авариям (enhanced accident tolerant fuel – EATF). Компания «Framatome» в рамках своей программы PROTect разрабатывает и испытывает две концепции топлива EATF, включая краткосрочное решение с топливными таблетками с улучшенным содержанием хрома и с топливными стержнями с хромовым покрытием и более долговременное решение с оболочкой на основе карбида кремния.

Добавление хромового покрытия к существующей оболочке из циркониевого сплава M5 от компании «Framatome», которое было продемонстрировано при выгорании 75 МВт·сут/кг U, улучшает стойкость к окислению при высоких температурах и уменьшает образование водорода при потере охлаждения. Хромированное покрытие также снижает ползучесть и повышает устойчивость к истиранию при нормальных условиях эксплуатации. Гранулы, легированные хромом, можно использовать с UO₂ и МОКС-топливом (PuO₂/UO₂), и они снижают выделение газообразных продуктов деления, улучшают поведение при потере охлаждения и минимизируют взаимодействие таблеток в оболочке (pellet clad interaction – PCI).

Топливо EATF внедрили в коммерческих реакторах еще в 2015 г., на АЭС «Гёсген» в Швейцарии. Испытательные стержни с современными материалами оболочки уже находились в реакторе в течение двух циклов и подтверждают положительные результаты испытаний, проведенных вне реактора. Для покрытий основной проблемой является обеспечение качества продукта, чтобы в конце срока службы покрытие оставалось на оболочке и сохраняло свои функции.

Подчеркивается важность сбора данных из разных стран для удовлетворения потребностей операторов и регулирующих органов.

Недавно компания «Framatome» доставила первые усовершенствованные испытательные сборки, содержащие оболочку с хромовым покрытием и топливные таблетки с хромовым покрытием, на АЭС «Вогтл-2» в штате Джорджия. Сборки были загружены в реактор PWR в марте, и теперь энергоблок работает на полной мощности. Стержни останутся в реакторе в течение трех 18-месячных циклов.

Для доставки коммерческого топлива необходим комплексный план квалификации. Компания «Framatome» работает в течение нескольких лет при поддержке программы Министерства энергетики США по топливу, устойчивому к авариям (Accident Tolerant Fuel – ATF), которая позволила компании значительно улучшить первоначальную цель для развертывания технологии в 2022 г. Компания «Framatome» теперь стремится перегрузить топливо ATF к 2025 г.

Следующая цель – заменить металлическую оболочку керамическим композитным материалом на основе карбида кремния (SiC), способным выдерживать более высокие температуры и более экстремальные условия. Демонстрация и лицензирование этого материала более сложные. Карбид кремния  – это керамика, и это значит, что она не имеет такого же поведения, как металлы. В результате будет проведено множество испытаний карбида кремния во время и после облучения, чтобы проверить, нет ли какого-либо нетипичного поведения, потому что это керамика. Компания «Framatome» разрабатывает концепцию «триплекс», включающую матрицу SiC плюс металлические волокна. Металл будет служить барьером для выброса продуктов деления, что может помочь ускорить процесс лицензирования.

Будущие технологии

Существуют возможности использования новых технологий для производства и квалификации топлива. Большие данные – это способ прогнозирования поведения топлива. Как разработчик топлива, компания «Framatome» имеет много рабочих данных, которые могут быть использованы для оптимизации конструкции будущих твэлов.

Аддитивное производство (additive manufacturing – AM) также предлагает много потенциальных преимуществ для компонентов ядерного топлива. Оно может быть использовано для изготовления трехмерных (3D) форм, которые не осуществимы со стандартными производственными процессами или требуют много деталей. Это также предлагает возможности исследования градиентов состава в компонентах. Основные области применения включают создание прототипов, изготовление специализированных инструментов и производство запасных частей. Аддитивное производство открывает область творчества для дизайнера. Компания «Framatome» имеет технологию селективного лазерного плавления и разработала фильтр против обломков и другие компоненты.

Следующим этапом будет проверка поведения компонентов, изготовленных с добавками, при облучении. Этот процесс может продлиться 5–6 лет. Однако остается вопрос, снизит ли аддитивное производство расходы. Пока это неочевидно, потому что скорость производства низкая, а зрелости недостаточно, чтобы знать, обеспечат ли эти методы снижение затрат.

Технологии должны быть полностью освоены, а микроструктура материалов квалифицирована, чтобы показать, что материалы соответствуют проектным требованиям. Это означает, что широкое применение маловероятно до середины 2020-х годов.

Компания «Framatome» работает с компанией «Lightbridge» в рамках совместного предприятия «EnFission» для разработки металлического ядерного топлива со спиральными изгибами, которое может преодолеть разрыв между современными реакторами LWR и усовершенствованными реакторами. Благодаря уникальной геометрии эта технология может выиграть от аддитивного производства. Компания «Framatome» также работает над топливом для малых модульных реакторов (SMR) в партнерстве с компанией «NuScale», которая, как ожидается, установит первый реактор SMR в США.

Источник: Nuclear Engineering International: Features 13.6.2019