3.2.1.3 Разработка технологий и создание производства смешанного оксидного топлива для реакторов на быстрых нейтронах

Производство МОКС-топлива

Основная деятельность по направлению «МОКС-топливо» в 2012 году, как и в предыдущем, концентрировалась на подготовке технологического комплекса и производстве МОКС-гранулята, твэлов и ТВС для обеспечения стартовой загрузки гибридной активной зоны реактора БН-800. Выполнявшиеся научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы носили вспомогательный характер, обеспечивая совершенствование технологического оборудования, технологии изготовления твэлов и ТВС, а также совершенствование контроля над технологическими процессами и качеством продукции на всех этапах её изготовления.

Работы по техническому перевооружению технологического комплекса производства твэлов и ТВС для гибридной зоны реактора БН-800

В рамках федеральной целевой программы «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010–2015 годов и на перспективу до 2020 года» для обеспечения выполнения решения по подготовке производства виброуплотнённого МОКС-топлива для гибридной зоны реактора БН-800 продолжены работы по техническому перевооружению комплекса: заключены договоры с подрядчиками, проведены строительно-монтажные работы, комплектация комплекса оборудованием, а также доработка, модернизация, монтаж и испытания этого оборудования.

Завершены «холодные» испытания целого ряда основного и вспомогательного технологического оборудования участка электрохи- мической перекристаллизации, включая хлораторы-электроли- зёры, установки дробления и измельчения катодных продуктов, вакуумный ковш и прочее; пневмотранспорта; оборудования участка дезактивации твэлов и автоматического управления процессом. Все оборудование, его системы энергообеспечения и управления признаны годными для монтажа в радиационно-защитных камерах.

Внешний вид бокса загрузки исходных ядерных материалов

Внешний вид хлоратора-электролизёра на испытательном стенде

На действующих установках и стендах комплекса наработано около 1000 кг гранулированной МОКС-топливной композиции типа БН-800. Начато изготовление твэлов и ТВС для гибридной зоны реактора БН-800. В 2012 году семь ТВС с виброуплотнённым МОКС-топливом были собраны и прошли контрольные испытания, изготовлено тринадцать ТВС с таблеточным МОКС-топливом. Таблеточное МОКС-топливо и твэлы для них были изготовлены во ФГУП «ПО „МАЯК”».

Для того чтобы привести возможности аналитической лаборатории в соответствие с современными требованиями по контролю над технологическими процессами и качеством изготавливаемых топливных композиций, твэлов и ТВС, приобретено аналитическое оборудование, в том числе:

  • установка для определения кислородного коэффициента «ОКСИЛИТ»;
  • альфа-спектрометр «СКС-50М-А1»;
  • бета-спектрометр «СКС-07П-Б11»;
  • гамма-спектрометр «СКС-50М-Г3»;
  • рентгенофлуоресцентный анализатор состава вещества «РеСПЕКТ»;
  • спектрофотометры «СФ-56» и «СФ-2000»;
  • атомно-эмиссионный спектрометр «Экспресс»;
  • спектрометр многоканальный «Калибри-2» и многое другое.

По результатам инспекционного контроля специальной комиссией была подтверждена техническая компетентность аналитической лаборатории во всей области аккредитации.

Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по совершенствованию технологического оборудования, конструкции и технологии изготовления твэлов и ТВС реакторов на быстрых нейтронах

В рамках работ по совершенствованию конструкции и технологии изготовления твэлов с виброуплотнённым МОКС-топливом продолжены испытания в составе разборной ТВС в реакторе БОР-60 и послереакторные исследования твэлов, конструкция которых имитирует твэлы реактора БН-800 (верхняя торцевая зона воспроизводства отсутствует). Результаты проводимых испытаний и исследований не выявили каких-либо особенностей в поведении твэлов по сравнению с твэлами штатной конструкции. Реакторные испытания будут продолжены.

Проведён анализ причин негерметичности твэлов с виброуплотнённым МОКС-топливом, облучённых в реакторе БОР-60. Показано, что одной из наиболее вероятных причин разгерметизации твэлов является низкое качество использованных твэльных трубок.

Начаты исследования термодинамических характеристик процесса образования зон высокого газового сопротивления. Продолжены работы по математическому моделированию физико-химических процессов, происходящих в твэле с оксидным топливом. При помощи программы «Thermo-Calc» проводили обоснование массовой доли уранового геттера в твэлах с виброуплотнённым МОКС-топливом.

Продолжаются испытания трёх экспериментальных ТВС, содержащих экспериментальные твэлы, в реакторе БН-600.

Завершена верификация и получен аттестационный паспорт программного средства «Vikond 2», предназначенного для обоснования работоспособности виброуплотнённого оксидного ядерного топлива.

Аттестационный паспорт программного средства «Vikond 2»

Для обоснования работоспособности твэла типа МБИР при высоких тепловых нагрузках изготовлено четыре макета твэлов и устройство для их облучения в реакторе БОР-60.

Полученоавторское свидетельство на полезную модель твэла реактора БН-800 с новым типом теплоизолятора. Подана заявка на полезную модель твэла типа МБИР с новым типом геттера.