Какво представлява REMIX – горивото

REMIX е смесено уран-плутониево гориво. Ако традиционното ядрено гориво е уранов диоксид, то REMIX е уранов и плутониев диоксид. Руснаците възнамеряват да използват REMIX изключително в реакторите ВВЕР.

Днес Франция е световен лидер в използването на уран-плутониево гориво в реактори с топлинни неутрони (PWR/BWR, към тях се отнасят и ВВЭР). Френските реактори обаче използват различен тип уран-плутониево гориво, а именно МОКС (MOX-гориво).

MOX горивният материал е смес от плутоний, извлечен от отработено гориво от PWR реактори с обеднен уран.
Такъв плутоний съдържа поглъщащи неутроните изотопи 240 и 242, така че обогатяването по плутоний в MOX е по-високо (между 7 и 11%) отколкото обогатяването по уран-235 в урановото гориво.

Разработеният от руснаците горивен материал REMIX е по-сложна смес. Състои се от неразделен уран и плутоний, извлечени от ОЯГ на реакторите ВВЕР и от добавянето на високо обогатен уран (HALEU, с около 20% обогатяване).
Според Световната ядрена асоциация (World Nuclear Association) в крайна сметка горивният материал REMIX съдържа приблизително 1% плутоний-239 и 4% уран-235. Тези данни са малко остарели и руснаците обмислят други възможни горивни композиции REMIX.

Какво е общото и какво е различното между MOX и REMIX?

Основната задача и на двата вида гориво е да осигурят връщането на плутония в горивния цикъл на реакторите с топлинни неутрони (PWR/BWR, ВВЭР).

От гледна точка на управлението на реактора, МОХ е по-опасен, тъй като делът на забавените неутрони (границата на реактивност, при която реакторът е управляем) е много по-ниска за МОХ, отколкото за ураново гориво.
Затова съществуващите PWR не могат да бъдат напълно заредени с MOX-гориво. Като правило MOX заема около една трета от активната зона на реактора.

По отношение на управлението на реактора REMIX се различава малко от конвенционалното ураново гориво, тъй като REMIX съдържа няколко пъти по-малко плутоний от уран-235.
Затова с REMIX-горивото може да се зареждат напълно активните зони на реакторите ВВЕР.

За производството на MOX се изисква плутоний и обеднен уран да бъдат отделени от отработеното ядрено гориво.
За производството на REMIX се изисква да има не само смес от преработен уран и плутоний, но и HALEU уран. По този начин производството на горивни касети REMIX изглежда по-сложно от производството на горивни касети MOX и това може да повлияе негативно на тяхната цена.

Какви са възможните последици от търговското внедряване на REMIX?

В краткосрочен план масовият преход към REMIX ще намали потреблението на естествен уран и ще намали количеството високоактивни отпадъци, предназначени за погребване.
Природният уран се превърна в стратегическа суровина в наше време и неговата икономя, без съмнение, ще зарадва руснаците.

Не може да се каже обаче, че преходът към REMIX ще осигури разширено производство на плутоний, при което в бъдеще ще бъде възможно напълно да се откажем от производството на естествен уран.
За разширено производство е необходимо коефициентът на преобразуване да е по-голям от единица. Това е възможно само в бързите реактори (РБН). При топлинните реактори този коефициент е приблизително 0,5 – тоест на всеки два килограма изразходвано гориво се образува само един килограм ново гориво.

В по-дългосрочен план руснаците ще се сблъскат със същия проблем, с който вече са се сблъскали французите, а именно проблемът с управлението на отработеното уран-плутониево гориво (MOX в случая на Франция, REMIX в случая на Русия).

Проблемът е там, че докато плутоният остава в активната зона на реактора на топлинни неутрони, делът на изотопите 240 и 242, които поглъщат неутрони и не са способни на делене в топлинния спектър на неутроните, се увеличава.
Налице е също нарастваща част от изотопа 238, „горещ“ изотоп, който претърпява алфа разпад с период на полуразпад от 87,7 години.

Преработката на отработено ядрено гориво с такъв плутоний се превръща в изключително трудна техническа задача. Към днешна дата във Франция няма търговска преработка на отработено ядрено гориво MOX, т.е. горивните касети MOX след края на експлоатацията им в реактора се изпращат в басейна за отежаване на касетите (БОК) за съхранение.
Руснаците очакват подобен проблем с отработеното ядрено гориво (ОЯГ )REMIX.

Какво могат да измислят руснаците за ОЯГ REMIX?

Руснаците и внимателно наблюдаващите ги китайци може да изпращат плутоний от отработеното гориво REMIX, както се казва, „за лечение“ в бързи натриеви реактори.
В такива реактори изотопният състав на плутония ще се подобри, тоест делът на изотопите 240 и 242 ще намалее. Качеството на плутония ще бъде възстановено и ще бъде възможно връщането му в горивния цикъл на топлинните реактори.

Очевидно за това руснаците и китайците ще трябва да имат голям парк от бързи реактори. Засега това условие не е изпълнено. Русия има само два комерсиални бързи реактора BN-600 и BN-800, а на Китай най-мощния бърз реактор е с мощност само 20 MW(e). Други два реактора с мощност 600 MW(e) са в процес на изграждане.
И двете страни имат големи планове в областта на бързата ядрена енергетика, но всичко зависи от реализацията им на практика.

Може ли REMIX да се появи в АЕЦ Козлодуй?

Към днешна дата този въпрос не е актуален.
Най-малкото защото руснаците имат още около пет години експлоатация на експериментална партида горивни касети REMIX в Балаковската АЕЦ и едва след това ще решат дали да започнат промишлено производство на REMIX-гориво.

В бъдеще, ако руснаците създадат комерсиално производство на РЕМИКС и предложат такова гориво за износ, ще може съзнателно да се анализира възможността за използването му в българския ВВЕР-1000.
Но това ще изисква да се вземат предвид всички аспекти на проблема – от икономиката и дозовото натоварване на персонала до политическите съображения.

Като горивен състав в такива горивни сборки се използва смес от регенериран уран и плутоний, получени от отработено ядрено гориво, което в бъдеще ще позволи преминаването към затворен цикъл на ядрено гориво не само в бързи реактори, но и в класическите топлинни реактори, по-специално в блоковете с руския дизайн ВВЕР.

В активната зона на реактора ВВЕР-1000 в Балаковската АЕЦ в края на 2021 г. бяха заредени шест топлоотделящи касети, напълно оборудвани с горивни елементи с уран-плутониев горивен състав.

В резултат на първия цикъл на експлоатация специалисти от горивно-енергийните подразделения на Росатом извършиха визуална проверка на горивните касети чрез телевизионни камери в басейна за отработено гориво на Балаковската АЕЦ.

Външният вид, както и геометрията на горивните пръти и горивните касети отговарят на проектните критерии, няма забележки.

Старши вицепрезидент по научно-техническата дейност на ТВЕЛ АД Александър Угрюмов отбеляза:

„В съответствие с най-добрите международни стандарти, преди да заредим в търговския реактор горивни касети с гориво REMIX, ние проведохме пълна програма за пилотна експлоатация на няколко комбинирани горивни касети с отделни уран-плутониеви горивни елементи в Балаковската АЕЦ в продължение на пет години.

Успешните резултати показват, че всички конструкторски и технологични решения за иновативно гориво са правилни.

След завършване на програмата за пилотна експлоатация и потвърдено търсене от пазара, следващата стъпка трябва да бъде решението за осъществимостта на създаването на производствено съоръжение за урано-плутониево гориво в Росатом.

Пилотен монтажен завод за уран-плутониеви горивни касети за ВВЕР-1000 беше създаден през 2021 г. в Сибирския химически комбинат в Северск, Томска област (АО „СХК“;предприятие на горивната компания на Росатом ТВЕЛ) в сътрудничество с Минно-химическия комбинат ( ФГУП „ГХК“), Железногорск, Красноярска обаст), който направи горивни пелети от уран-плутониева смес.

Юрий Рижков, заместник главен инженер по безопасността и надеждността на АЕЦ „Балаково“, подчерта:

„Специалистите на нашата атомна електроцентрала вече имат опит в работата с уран-плутониево гориво.За първи път експериментални горивни касети бяха заредени в реактора на енергоблок №3 преди пет години.

Но тогава, заедно със стандартните горивни елементи, бяха поставени само три експериментални горивни сборки, които включваха шест експериментални горивни пръта REMIX. Сега те се подготвят за изпращане в Научноизследователския институт по атомни реактори в гр. Димитровград за по-нататъшни изследвания.

А на първия енергоблок пилотната експлоатация на новото гориво ще продължи още два горивни цикъла.

През цялото това време – общо пет години – специалистите от Балаковската АЕЦ ще следят неутронно-физичните и ресурсните характеристики на новите горивни касети. Експериментът е от държавно и индустриално значение“.

Източник: http://www.atominfo.ru/newsz06/a0463.htm

Енергоблокът е свързан към мрежата и натоварването е увеличено в съответствие с изискванията на технологичния регламент за безопасна експлоатация – без забележки.
В същото време няма промени в радиационната обстановка, нарушения на границите и условията на безопасна експлоатация.

По време на капиталния ремонт бяха предприети 20 мерки за модернизиране на оборудването.
Основните операции включват подмяна на прегряващата част на сепаратора-прегревателя и подмяна на роторите на генератора.
В реакторното отделение беше презаредено ядреното гориво. Заедно със стандартното гориво са заредени и шест горивни касети с иновативното REMIX гориво.

„Осъществихме безразрушаващо изпитване на метални и заварени съединения на основното оборудване на енергоблока, включително изпитване с вихрови токове на топлообменни тръби на парогенераторите“, отбеляза Алексей Портнов, ръководител на отдела за управление на ремонта на АЕЦ Балаково.
„Нашите специалисти тестваха херметичната обвивка на реакторното отделение с повишено налягане – това е основната бариера за безопасност, предотвратява изпускането на радиоактивни вещества в околната среда. Херметичността на защитните черупки е потвърдена и гарантира високо ниво на безопасност за населението.
Тази година извършихме същата техническа операция на втори и трети енергоблок”.

Така с включването на първия енергоблок в мрежата приключи ремонтната кампания за 2021 г. в АЕЦ Балаково – пет дни преди целевото ниво. Намаляването на продължителността на ремонтите в тази ремонтна кампания е общо 12 дни.

Към момента и четирите енергоблока на АЕЦ Балаково работят с общ товар 4156 MW.

Източник: https://www.atomic-energy.ru/news/2021/12/29/120756

Всяка от шестте горивни касети от стандартната конструкция ТВС-2М се състои изцяло от топлоотелящи елементи (твел), съдържащи уран-плутониеви горивни таблетки вместо традиционния обогатен уран (една горивна касета ВВЭР-1000 има 312 твела в своята конструкция). Горивните таблетки REMIX са произведени от Минно-химическия комбинат на Росатом в Железногорск, Красноярски край (ФГУП «ГХК»).

Произведената партида гориво REMIX трябва да премине през пълен цикъл на пилотна експлоатация в реактор ВВЕР-1000.
По-рано през 2021 г. в АЕЦ Балаково приключи програмата за експлоатация на три експериментални горивни касети, всяка от които съдържаше шест REMIX топлотделящи елемента.

Такава програма е напълно съобразена със световната практика за разработване и внедряване на иновативно ядрено гориво, когато в реактора се зареждат първо няколко експериментални горивни касети с експериментални твелове (т.нар. LTR програма – lead test rods), на следващия етап – няколко касети, изцяло състоящи се от горивни елементи от новия вид (LTA – lead test assemblies).

„Програмата LTR в АЕЦ Балаково приключи успешно през 2021 г., като предстоят постреакторни изследвания на облъчени горивни елементи. В същото време работата на шест пълноценни горивни касети на база REMIX гориво ще ни даде повече информация по отношение на поведението на това гориво в активната зона, ефекта му върху физиката на реактора. Ще можем да получим необходимите данни за лицензиране на пълното презареждане на активната зона с REMIX гориво, както и необходимия референтен опит за комерсиализацията и по-широкото внедряване на този продукт “, коментира Александър Угрюмов, вицепрезидент на ТВЕЛ АД за научни изследвания. и Технически дейности и качество.

Важно е да се знае

Горивото REMIX (REMIX – regenerated mixture – регенерирана смес) е иновативна руска разработка за леководни топлинни реактори, които са в основата на съвременната ядрена енергетика. Неговата горивна композиция е направена от смес от регенериран уран и плутоний, която се образува при преработката на отработено ядрено гориво, с добавка на обогатен уран.
За разлика от уран-плутониевото гориво за „бързи“ реактори (MNUP и MOX), горивото REMIX се характеризира с по-ниско съдържание на плутоний. Неутронният му спектър не се различава от стандартното обогатено ураново гориво, така че поведението на горивото в активната зона на реактора и количеството плутоний, генериран от уран в резултат на облъчване, като цяло са идентични.
За операторите на АЕЦ това означава, че в бъдеще горивото REMIX може да бъде въведено без промени в конструкцията на реактора и допълнителни мерки за безопасност.
Използването на такова гориво ще позволи многократно разширяване на ресурсната база на ядрената енергетика чрез затваряне на ядрения горивен цикъл, както и повторното използване на облъченото гориво, вместо да се съхранява.

Стратегическата цел на бъдещото въвеждане на REMIX гориво е многократното рециклиране на уран и плутоний, получени след преработка на отработено ядрено от реактори на топлинни неутрони.

Източник: http://www.energyland.info/news-show-tek-atom-220814

Изпитанията

„Всичко върви добре и решихме тази година да удължим изпитанията за трети горивен цикъл, като всеки цикъл е 18 месеца“, каза Вергазов.

Разработеното в Русия РЕМИКС-гориво се получава от неразредена смес от регенериран уран и плутоний, която се образува при преработката на отработено ядрено гориво. В отделената смес се добавя малко количество обогатен уран.
По този начин се използва повторно не само плутоният, който се съдържа в отработеното ядрено гориво, но и неизгорелият уран-235. Така в бъдеще ще се намали потреблението на природен уран в ядрената енергетика.

Източник: https://www.eprussia.ru/news/base/2019/6687112.htm?sphrase_id=2363372

„Всичко е наред, всичко върви по планиран начин“, каза Шутиков в кулоарите на Международната научно-техническа конференция на Розеннергоатом в Москва.

Разработеното в Русия ремикс ядрено гориво (REMIX, regenerated mixture) се получава от неразделена смес на регенериран уран и плутоний, която се образува по време на преработване на отработено ядрено гориво (ОЯГ). Към отделената смес се добавя малко количество обогатен уран. По този начин се използва повторно не само плутоний, съдържащ се в ОЯГ, но и неизгорелият уран-235.
Според разработчиците на това гориво, такава технология при мащабна производствена употреба в бъдеще ще намали потреблението на природен уран в ядрената енергетика.

Първите три горивни касети с REMIX гориво бяха заредени през юли 2016 г. в активната зона на реактора ВВЭР-1000 на блок № 3 на АЕЦ „Балаково“ за ресурсни изпитания, котото трябва да потвърдят работоспособността на новото гориво.

Подробности на: https://ria.ru/atomtec/20180524/1521210330.html