俄罗斯开发新型快堆燃料技术

俄罗斯国家核能公司Rosatom的燃料部门已制造并验收了一种独特的OS-5燃料组件，该组件基于带有液态金属底层的混合氮化铀钚核燃料。此外，采矿与化学联合企业(Mining and Chemical Combine)将被选定为MOX燃料工厂的所在地，为BN-1200M快堆提供燃料。

据Rosatom称，使用液态金属底层将改善第四代快中子反应堆氮化物燃料元件的特性。预计在保持冷却剂参数的同时，这种燃料的温度会更低，且铀钚芯块膨胀更小，避免对燃料包壳产生压力，这可能导致可能的失密封。这将提高燃料的经济效率和运行可靠性。

OS-5辐照组件是在托木斯克州谢韦尔斯克的Siberian化工厂制造的，与Rosatom燃料、科学和机械制造部门的同事合作完成。经Rostekhnadzor批准后，这种创新燃料将在斯维尔德洛夫斯克州别洛亚尔斯克核电站的BN-600反应堆中进行示范工业运行。

OS-5燃料组件的制造是提高BREST-OD-300快中子反应堆混合氮化铀钚(SNUP)核燃料效率的大规模工作计划的一部分。自2014年以来，Rosatom的科学家和工程师一直在BN-600反应堆中进行SNUP燃料的示范工业运行，并对辐照后的燃料元件进行堆后研究。

"BREST-OD-300初始装料的第一代SNUP燃料已证实重原子燃耗可达6%。我们的目标是逐步将燃耗深度提高到平均12%，"Bochvar研究所副所长Mikhail Skupov表示。"为了在BN-600反应堆中将SNUP燃料测试到其极限参数，我们的科学家已经应用了许多非标准的创新解决方案，例如辐照组件中的特殊可拆卸容器。带有液态金属底层的OS-5燃料元件是一项革命性的技术解决方案，也是快堆氮化物燃料发展的又一个重要步骤。我们期望通过这种组件实现未来快堆燃料的设计目标指标。"

BREST-OD-300快堆是Rosatom"突破"(Proryv)项目的一部分，旨在实现闭式核燃料循环。这座300兆瓦电功率的机组将是Siberian化工联合园区试点示范能源综合体的主要设施。该综合体将展示现场闭式核燃料循环，包括混合铀钚氮化物核燃料的制造/再制造设施，以及乏燃料后处理设施。

示范机组的初始运行将侧重于性能测试，大约10年后将转向商业化运营。计划是如果300兆瓦电功率(700兆瓦热功率)机组成功运行，将随后建造1200兆瓦电功率(2800兆瓦热功率)版本——BN-1200，现称为BN-1200M。

BN-1200燃料

与此同时，Rosatom宣布，克拉斯诺亚尔斯克边疆区热列兹诺戈尔斯克的采矿与化学联合企业(MCC)已被确定为BN-1200M快中子反应堆铀钚混合氧化物(MOX)燃料工业化生产的优先厂址。

该公司表示，选择MCC是"由于该公司在确保别洛亚尔斯克核电站运行的BN-800快中子反应堆MOX燃料的稳定供应方面拥有成功经验。"

别洛亚尔斯克工厂已经开始了BN-1200M的建造准备工作。计划今年开始为该厂MOX燃料生产新厂址的建造设计文件开发工作。2026年计划开始对该设施进行许可申请。同时，预计2033年首次交付MOX燃料组件，数量为反应堆初始装料量，以确保反应堆的物理启动。

钠冷BN系列快堆计划是Rosatom开发具有闭式燃料循环的快堆项目的一部分，其MOX燃料将进行后处理和再循环。除了1980年开始运行的别洛亚尔斯克3号机组BN-600反应堆外，789兆瓦电功率的BN-800快堆于2016年10月在别洛亚尔斯克4号机组投入商业运行。这实质上是为更大的BN-1200M提供燃料和设计特性的示范机组，BN-1200M将是别洛亚尔斯克的5号机组。