目前,俄羅斯國家原子能公司(Rosatom)下屬季米特洛夫格勒核反應堆研究所的MIR.M1研究堆正在測試含有中子吸收劑鉺和5%濃縮鈾的VVER核燃料。Rosatom稱,該燃料可顯著提高核電廠的經(jīng)濟效益。
目前,全球主要核電機組所使用的核燃料中,鈾235同位素的濃縮度普遍低于5%,主要在3%~4.95%之間。此次測試是對濃縮度超過5%的核燃料進行階段性論證的第一步,具有重要的科研價值。
Rosatom表示,使用新型VVER核燃料有望將目前12~18個月?lián)Q料周期延長至24個月,從而縮短機組停堆換料時間。此外,通過減少每次換料所需的新燃料棒數(shù)量,也將為電廠創(chuàng)造額外的經(jīng)濟效益。
Rosatom下屬TVEL核燃料公司制造了12個帶有鈾鉺基質(zhì)的VVER-1000型燃料元件,并首次將此類VVER混合燃料裝入反應堆。Rosatom稱,與VVER機組使用的常規(guī)吸收劑釓(吸收劑被添加到核燃料中,以補償反應堆堆芯中的反應性)相比,鉺更適合作為中子吸收劑,特別是換料周期超過18個月且濃縮度超過5%的情況下。試驗結(jié)果將為開發(fā)VVER機組鈾鉺燃料提供支持,并驗證其在俄制核電廠中應用的合理性。
TVEL研發(fā)部門副總裁Alexander Ugryumov表示,核工業(yè)正致力于將鈾濃縮度提高到6%,甚至未來提高7~8%。目前,通常采用引入新設計和改進燃料組件來提高反應堆效率。從根本上說,大多數(shù)創(chuàng)新舉措旨在增加燃料元件中濃縮鈾的物理體積,并最終通過單根燃料棒產(chǎn)生更多能量。鑒于VVER機組堆芯中有163個燃料組件,每個組件包含超過500kg的鈾,僅將濃縮度提高1%就會產(chǎn)生非常重大的影響。因此,要進一步提高核電廠業(yè)績,可能需要跨越大堆5%濃縮鈾的門檻。