1 1 Международное сотрудничество в области исследования ядерного топлива водоохлаждаемых реакторов в обоснование совершенствования его характеристик 2009

2 ВНИИНМ- разработчик твэлов для российских и зарубежных АЭС Россия31 Украина15 Словакия6 Болгария2 Венгрия4 Чехия5 Литва1 Армения1 Финляндия2 Китай1 Иран1 Индия2

3 Этапы развития ядерного топлива ВВЭР-440 Внедрение/Годдо 1997 г с 2009 Тип ТВСштатная РК чехловая РК второго поколения чехловая РК третьего поколения бесчехловая Тип пучка твэловнепрофили- рованный профилиро- ванный профилированный, УГТ Среднее обога- щение подпитки, % по U 235 3,603,824,254,80 Количество ТВС подпитки, шт Выгорание топлива, МВт · сут./кг U Топливный цикл3-х годичный4-х годичный5-ти годичный6-ти годичный Расход природ- ного урана, кг/МВт · сут 0,2560,2090,1840,180

4 Этапы развития ядерного топлива ВВЭР-1000 Внедрение/Год до 1997с 1998 с 2003с 2006 Тип ТВСТВС (ТВС- М) УТВСТВСАТВС-2 ТВСА- ТВС-2М Тип каркасаНК, ДР – сталь НК, ДР – Э110 НК, ДР, уголок – Э635, Э110 НК, ДР – Э635, Э110 НК, ДР, уголок – Э635, Э110 НК, ДР – Э635, Э110 Тип поглотителя СВПУГТ Среднее обогащение подпитки, % по U 235 4,313,774,264,254,64,625 Количество ТВС подпитки, шт Выгорание топлива, МВт · сут/кгU Топливный цикл 3-х годичный 4-х годичный 3* эфф. сут. 5-ти годичный Расход природ- ного урана, кг/МВт · сут 0,2400,2050,1990,2100,193 … 0,187

5 Инновационное совершенствование ядерного топлива для реакторов ВВЭР Топливные циклы 3x450, 5x320 и т.д., выгорание твэла до 72 МВт сут/кг U Форсирование мощности ВВЭР-1000 и ВВЭР-440 Топливный цикл на базе кассет второго и третьего поколения ВВЭР-440 (выгорание твэла до 65 МВт сут/кг U)

6 Ядерное топливо для ВВЭР проекта АЭС-2006 Обеспечение глубокого выгорания твэла до МВт сут/кгU Увеличение ресурса до 46 тыс. эфф. Часов Повышение температуры оболочек твэла до 358 °С при паросодержании в теплоносителе до 13% масс. Обязательность возможности маневрирования мощностью N= % Безусловное обеспечение критериев безопасности

7 Проектирование твэлов, разработка циркониевых изделий и топливных таблеток ВНИИНМ Проектирование твэлов Zr-сплавы и технология изделий Таблеточное топливо ОАО ТВЭЛ МСЗ НЗХК ЧМЗ

8 Конструирование твэлов Базовые требования к термомеханическому конструированию твэлов Специальные требования Заказчика к методологии и коду для термомеханического конструирования Масштаб анализа -критерии конструирования должны находиться в соответствии с принципами, определенными в US NRC 4,2 -для каждой референсной конструкции твэла дополнительный анализ по взаимодействию топлива с оболочкой должен быть представлен ля верификации при режимах Condition 2 Информация технической поддержки Все коды, модели, корреляции, методологии должны быть полностью документированы и направлены Заказчику для утверждения перед применением. Подготовленная поддерживающая информация должна содержать следующие документы: Описание кода (CDD) Детальное описание кодов, моделей и корреляций,и их область действия Квалификация кода (CDD) Детальное описание испытаний и баз данных, используемых для калибровки, верификации и установления аналитических моделей и кореляций, связанные неопределенности, анализы бенчмарков и расчетов, установление области валидации и применимости различных моделей и кодов в целом Отчет по методологии конструирования твэла (MR) Детальное описание конструкторских основ, критериев, методологий, включая методологию по созданию нейтронных данных. Детальное описание используемых компьютерных кодов и физических моделей. Конструкторский отчет (DR) Полное описание различных характеристик топливных таблеток, оболочек твэлов, фиксатора. Результаты термомеханического конструирования и анализа с использованием утвержденных кодов и методологий

9 «Institutt for Energiteknikk» Реакторный проект «Halden» ОЭСР Программа исследований топлива и материалов Реактор МИР МАГАТЭ Верификация кодов СТАРТ-3 и РАПТА-5 БОР-60 FUMEX-3

10 FUMEX-II 3rd Research Contract Meeting IAEA Vienna December 2005 Overview of high priority cases Fuel Modelling at Extended Burnup: IAEA Coordinated Research Project FUMEX-II J. Killeen, V. Inozemtsev (IAEA – Austria), J. A. Turnbull (Independent Consultant – Austria)

11 Ramp LOCA FGR Large grain U-Gd Halden Reactor

12 Halden Reactor

13 Rzhezh Project (RVS 3 loop)

14

15

16

17 PCMI PCI H -induced failures

18 Эксплуатация топлива без ограничений (устранение или снижение барьеров в нормальных режимах эксплуатации) Экспериментальное обоснование области надежной эксплуатации Развитие конструкции твэла Модернизация и совершенствование расчетных кодов (снижение консерватизма) Развитие циркониевых сплавов Разработка топливных композиций

19

20 Спасибо за внимание !