Rosatom 成功地繼續(xù)開展研究工作，以證實有前景的第四代快中子反應(yīng)堆的創(chuàng)新核燃料。

對于BN-1200反應(yīng)堆，正在同時開發(fā)兩種采用不同類型鈾钚核燃料的堆芯變體：采用氧化物MOX燃料，類似于前身反應(yīng)堆BN-800，以及采用致密氮化物SNUP燃料，如采用鉛冷卻劑的第四代反應(yīng)堆 BREST-OD-300，作為戰(zhàn)略工業(yè)項目的一部分而建造“突破。”

燃料部門的科學(xué)家在證實兩個活躍區(qū)域方面取得了新的重要里程碑。為了在別洛亞爾斯克核電站的“快”反應(yīng)堆 BN-600 中進行測試，制造了帶有基于 SNUP 燃料的燃料棒的 OS-4 輻照組件。該實驗組件的特點是預(yù)期實現(xiàn)提高核燃料燃耗水平，這將在很大程度上滿足所開發(fā)的堆芯設(shè)計的需求。同時，在總裝設(shè)計中采用了特殊的技術(shù)方案，確保了運行動力堆測試的安全性。

此外，還制造了三個獨特的 KTVS-MAK 實驗組件，其燃料元件(燃料棒)為標(biāo)準(zhǔn)尺寸 BN-1200，基于帶有軸向?qū)拥?MOX 燃料。與傳統(tǒng)的 MOX 燃料相比，這些燃料棒的設(shè)計特點是將具有所謂的增殖材料的碎片引入燃料柱的成分中。這些碎片一起在反應(yīng)器中形成水平層，將活性區(qū)軸向分為兩部分。這將顯著減少對燃料包殼的輻射損害，同時保持所需的燃料燃耗。該技術(shù)方案已在多個國家理論上得到驗證，但首次在俄羅斯BN-1200反應(yīng)堆中得到實際應(yīng)用。

西伯利亞化學(xué)聯(lián)合公司(西伯利亞化學(xué)聯(lián)合股份公司，托木斯克地區(qū)謝維爾斯克 Rosatom 燃料部門的一家企業(yè))生產(chǎn)的采用 SNUP 和 MOX 燃料的新型燃料盒必須在別洛亞爾斯克核電站的 BN-600 反應(yīng)堆中進行測試循環(huán)。計劃于 2025 年裝入核心。

BN-600 中這些組件的反應(yīng)堆和反應(yīng)堆后測試將使科學(xué)家能夠測試核燃料的最大設(shè)計參數(shù)，研究燃料棒中發(fā)生的過程，并隨后獲得燃料許可。

BN-1200應(yīng)該成為世界上第一個串聯(lián)快中子反應(yīng)堆。它延續(xù)了俄羅斯別洛亞爾斯克核電站采用鈉冷卻劑BN-600和BN-800的“快”反應(yīng)堆的發(fā)展路線，并將在別洛亞爾斯克核電站的同一地點建造(計劃于2027年開工)。

“BN-1200 反應(yīng)堆設(shè)計為使用兩種可能類型的燃料中的任何一種 - SNUP 和 MOX。傳統(tǒng)MOX燃料在生產(chǎn)和運行中已經(jīng)積累了大量經(jīng)驗，而高密度SNUP燃料由于未來可能需要的額外中子優(yōu)勢而具有吸引力。目前正在進行大量工作，以根據(jù)對許多不同參數(shù)的綜合評估來證明核心設(shè)計選擇的合理性，”TVEL JSC 科學(xué)和技術(shù)活動高級副總裁 Alexander Ugryumov 指出。

如果選擇 SNUP 燃料，則為證明 BN-1200M 反應(yīng)堆使用 SNUP 燃料的合理性而進行的長期測試結(jié)果(自 2014 年以來在 BN-600 反應(yīng)堆中測試了十多個全尺寸燃料組件)也將用于證明燃料。

IV 代電力系統(tǒng)

根據(jù)國際原子能機構(gòu)采用的分類，第四代核能系統(tǒng)涉及使用各種技術(shù)，這些技術(shù)具有共同的結(jié)果——更高的燃料效率、更高的安全性、能源效率、減少乏核燃料等。

第四代核能系統(tǒng)能夠從根本上改變核能，這主要是由于新的安全水平、燃料范圍的擴大以及放射性廢物的顯著減少。俄羅斯是第四代發(fā)電技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)導(dǎo)者之一：在別洛亞爾斯克核電站，BN-1200M動力裝置的建造預(yù)設(shè)計工作已經(jīng)開始，在托木斯克地區(qū)，這在世界實踐中尚屬首次，同一地點正在建造一座配備 BREST-OD-300 反應(yīng)堆和現(xiàn)場封閉核燃料循環(huán)的核電站。

快堆

構(gòu)成現(xiàn)代核能基礎(chǔ)的熱中子反應(yīng)堆使用約 1% 的鈾，其余 99% 被送往臨時儲存或作為放射性廢物處置。快中子反應(yīng)堆的優(yōu)點是能夠有效利用燃料循環(huán)的二次產(chǎn)品(特別是钚)來生產(chǎn)能源。同時，由于具有高再生系數(shù)，“快”反應(yīng)堆可以產(chǎn)生比其消耗更多的潛在燃料，以及“后燃”(即利用能源生產(chǎn))高活性超鈾元素(錒系元素)。

快堆用 MOX 燃料

與核能傳統(tǒng)的濃縮鈾不同，生產(chǎn) MOX 燃料芯塊的原材料是氧化钚(在傳統(tǒng) VVER 反應(yīng)堆乏燃料加工過程中獲得)和貧化鈾(通過貧化六氟化鈾脫氟獲得 - DUHF，即濃縮廠生產(chǎn)的所謂二次“尾料”)。 2020 年 1 月，串行 MOX-FA 首次加載到 BN-800 核心中。 BN-800 于 2021 年 1 月首次完成裝填 MOX 燃料，隨后所有燃料組件逐漸更換為創(chuàng)新型 MOX 燃料組件。 2024年在BN-800反應(yīng)堆中開始了外部鏈接，在新選項卡中打開三個實驗性 MOX-FA 與次錒系元素的操作。

SNUP 燃料

混合氮化物鈾钚(MNUP)燃料是一種核燃料，其中裂變材料(鈾和钚的混合物)以氮化合物、一氮化物的形式存在，而不是標(biāo)準(zhǔn)的二氧化鈾。這種燃料尚未在工業(yè)中使用;它正在為采用鈉和鉛冷卻劑的先進快中子反應(yīng)堆而開發(fā)。高密度確保了高燃料容量和燃料再生比，并使反應(yīng)堆變得更加緊湊。高導(dǎo)熱性確保了燃料的可靠性和溫度穩(wěn)定性。在反應(yīng)堆運行期間，燃料的同位素組成是均勻的，這簡化了燃料的再制造。

自 2014 年以來，使用 SGChE JSC 生產(chǎn)的 SNUP 燃料的實驗燃料組件已在 BN-600 反應(yīng)堆中進行了測試。在研究過程中，逐漸實現(xiàn)了核燃料燃耗越來越高。

平衡核燃料循環(huán)

平衡核燃料循環(huán)(NFC)是Rosatom國營公司的產(chǎn)品，基于閉式核燃料循環(huán)領(lǐng)域的創(chuàng)新實用解決方案，可實現(xiàn)輻照核燃料的高效后處理并確保后處理產(chǎn)品的合理處理，有用的(鈾、钚)和送去處置(裂變產(chǎn)物)。

平衡核燃料循環(huán)的主要目標(biāo)是從根本上減少待處理放射性廢物的數(shù)量和活性。平衡的核燃料循環(huán)允許：

提高核廢料管理的安全性，降低環(huán)境風(fēng)險;

解決子孫后代的問題并確保可持續(xù)的消費和生產(chǎn)模式;

最大限度地減少待處置廢物的數(shù)量和危險程度;

將有價值的原材料重新納入核燃料循環(huán)——回收核材料。