Андрей Черкасенко. Толерантность в сфере ЯТЦ.

В АО «ВНИИНМ им. академика А.А. Бочвара» прошел семинар «Толерантное топливо (ATF – Advanced Tolerant Fuel). Основные направления разработок в мире». В работе семинара приняли участие научные сотрудники и аспиранты ВНИИНМ, ТК «ТВЭЛ», АО «Чепецкий механический завод» и АО «Машиностроительный завод». Об итогах обсуждения, направлениях исследований и принятых решениях рассказал в интервью Nuclear.Ru генеральный директор ВНИИНМ Валентин ИВАНОВ.

Nuclear.Ru: Какие были высказаны мнения, предложения по теме толерантного топлива участниками семинара?

В. Иванов: Практически все участники семинара признают, что толерантное топливо – это необходимая для разработок тема. Неслучайно в мире вокруг этой темы не просто много обсуждений, а уже начаты определенные, достаточно дорогостоящие исследования. Основным направлением исследований в рамках изучения возможности создания толерантного топлива является замещение циркония в оболочке твэлов, чтобы исключить возможность возникновения пароциркониевой реакции. Но в то же время есть и другие направления, которые заключаются в том, чтобы повысить температуру пароциркониевой реакции или сделать более плотным топливо с тем, чтобы его температура была существенно ниже, и оно не запасало лишней энергии. Мы рассматриваем три основных варианта. Первый – это покрытие на циркониевую оболочку (чтобы повысить температуру пароциркониевой реакции); второй – оболочка из тонкой нержавеющей стали, третий – это карбид кремния (SiC). Никакие другие варианты на семинаре не предлагались. Каждое из трех направлений было подробно рассмотрено и обсуждено, после чего была определена (посредством опроса) следующая приоритетность: покрытие на цирконий, карбид кремния и нержавейка. Теперь мы будем выносить эту тему на рассмотрение Научно-технического совета (НТС).

Nuclear.Ru: Направлено ли обращение в ТК «ТВЭЛ» с просьбой поддержать инициативные разработки? В течение какого времени оно может быть рассмотрено?

В. Иванов: Такого типа обращения по итогам семинара не было. Но представители ТК «ТВЭЛ» – те, кто отвечает за научные разработки, присутствовали на семинаре, и, соответственно? информация ими была получена. Вообще говоря, тема толерантного топлива при подведении итогов 2014 года в ТR«ТВЭЛ» была заявлена как одна из перспективных, и президент компании Юрий Оленин поручил рассмотреть этот вопрос и дать свои рекомендации. А для того, чтобы можно было направить обращение в ТК «ТВЭЛ», необходимо провести НТС. Такой НТС будет проведен, и только НТС как координирующий и рекомендующий орган сможет принять решение, после чего может быть направлено обращение в ТК «ТВЭЛ».

Nuclear.Ru: Какие еще шаги необходимо предпринять для организации исследований?

В. Иванов: Как я сказал, необходимо затвердить рекомендации семинара решением НТС. После этого двигаться дальше, направляя обращение не только в ТК «ТВЭЛ», но и в концерн «Росэнергоатом», потому что это в первую очередь задача «Росэнергоатома», эксплуатирующей организации, которая должна обеспечить безопасность своих станций через решения, которые будут предлагаться на уровне топлива.

Nuclear.Ru: Какие наработки уже есть во ВНИИНМ по данной теме, на какой стадии они находятся?

В. Иванов: Что касается нержавеющей стали, то мы очень близки к тому, чтобы предложить это решение. Нержавеющая сталь – это наш конструкционный материал. Для быстрых реакторов имеется целый набор материалов: и ферритно-мартенситный, и аустенитный, и дисперсно упрочненная сталь. Вопрос только в том, какой толщины оболочка будет по нейтронике подходить к физике реактора на тепловых нейтронах. Вот этот расчет я не видел и не знаю. Наверное, он существует. Но такая задача со стороны заказчика, которым должен являться «Росэнергоатом», пока не поставлена. Я говорил, что мир по этому пути уже движется, и если наши конкуренты найдут решение раньше, то тогда мы очень сильно отстанем, поскольку у нас будет неконкурентоспособное циркониевое топливо. Итак, первый большой задел – это нержавейка. Мы можем сделать вместе с нашими заводами все, что угодно. Второй задел – это покрытие на цирконий. У нас имеются технологии для покрытий. Пробные работы были выполнены. Они не вполне удовлетворительны, но они и не дошли до последних испытаний. Просто были прекращены, поскольку были инициативными, а инициативные исследования сейчас не очень поддерживаются финансово. И третье – это карбид кремния. Уже небольшие по размерам оболочки сделаны. Но это самый начальный этап.

Nuclear.Ru: Возможность возникновения пароциркониевой реакции является единственным недостатком циркониевых сплавов, или разработка нового сплава призвана усовершенствовать и другие параметры топлива (ползучесть, коррозия, механические свойства)?

В. Иванов: Конечно же, когда мы говорим о толерантном топливе, то речь идет не только об оболочке. Один из самых необходимых параметров – это повышение плотности топлива с тем, чтобы оно было более теплопроводное. Хотя естественно – хотим мы того или не хотим, – как только меняется оболочка, как только меняется состав топлива, все, что перечислено (ползучесть, коррозия, механические свойства), будет важно. Не может быть так, что мы получим отсутствие пароциркониевой реакции, и это будет ответом на все вопросы. Нет, конечно! Все будет рассматриваться в комплексе.

Nuclear.Ru: Будут ли в рамках программы исследований изучаться аспекты переработки толерантного топлива (технический, экономический) в соответствии с концепцией ЗЯТЦ?

В. Иванов: Вопрос очень правильный. Нельзя создавать топливо, не имея никаких или какие-то не очень эффективные предложения по поводу обращения с ним. Эта тема на семинаре уже поднималась и она обязательно будет включена в общую программу.

Nuclear.Ru: Какой объем средств необходим для реализации программы исследований? Из каких источников может поступить финансирование?

В. Иванов: Начну с конца вопроса. Из каких источников? Это должны быть средства либо концерна «Росэнергоатом» либо Топливной компании «ТВЭЛ». Если смотреть шире, то для того чтобы повысить конкурентоспособность наших энергоблоков за рубежом, было бы целесообразно сформировать федеральную целевую программу или ведомственную целевую программу. А вот какой объем средств необходим, я сейчас не отвечу. Потому что это зависит от того, что и в каком порядке будет выбрано. Если нержавеющая сталь, то это минимальная составляющая, то есть сделать и испытать, потом посчитать и промоделировать. Покрытие – это немного дороже и дольше. А SiC – это очень дорогая и еще малопонятная программа, хотя мир по ней уже движется.

Nuclear.Ru: Каким может быть итог программы исследований? Полный поэтапный переход на новые виды топлива или параллельное изготовление?

В. Иванов: Если исследования завершатся предложениями технологии и оборудования, и если этот итог выльется в то, что мы сможем эволюционным способом перевести наши заводы на толерантное топливо, то это резко повысило бы конкурентоспособность наших реакторов на тепловых нейтронах. Но это при условии, что мы сделаем это быстро и доказательно. Когда мы говорим про параллельное изготовление, то, наверное, сразу на 100% никто не согласится, но те, кто имеют средства для того, чтобы заплатить за более высокий уровень безопасности, конечно, согласятся на замену активных зон. Но это тоже свой сценарий, который еще нужно проработать.

Полный вариант интервью опубликован в выпуске «UxNuclearWeekly» от 5 мая 2015 года.