1 ЯДЕРНОЕ ТОПЛИВО ДЛЯ АЭС с ВВЭР: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ В.Л. Молчанов Заместитель исполнительного директора Совещание заместителей главных. - презентация

1 1 ЯДЕРНОЕ ТОПЛИВО ДЛЯ АЭС с ВВЭР: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ В.Л. Молчанов Заместитель исполнительного директора Совещание заместителей главных инженеров по безопасности и надежности АЭС с ВВЭР Нововоронежская АЭС, г.Нововоронеж, 28 марта 2012 года

2 2 Совещание заместителей главных инженеров по безопасности и надежности АЭС с ВВЭР Нововоронежская АЭС, г.Нововоронеж, 28 марта 2012 года Топливная компания Росатома ОАО «ТВЭЛ» 1500 реакторо-лет успешной эксплуатации ядерного топлива на АЭС с ВВЭР 17% мирового рынка ядерного топлива для реакторов АЭС 45% мирового рынка обогащения урана Научно- технический блок Изготовление ГЦ Конверсия и обогащение Фабрикация ЯТ

3 3 Совещание заместителей главных инженеров по безопасности и надежности АЭС с ВВЭР Нововоронежская АЭС, г.Нововоронеж, 28 марта 2012 года Наша цель Надежную и безопасную эксплуатацию Поставка Заказчику ядерного топлива, обеспечивающего: Экономическую эффективность использования в различных топливных циклах

4 4 Совещание заместителей главных инженеров по безопасности и надежности АЭС с ВВЭР Нововоронежская АЭС, г.Нововоронеж, 28 марта 2012 года Повышение надежности ядерного топлива Применение антидебризных фильтров (АДФ) Повышение защищенности от повреждения посторонними предметами в теплоносителе Применение антивибрационных решеток (АВР) Повышение устойчивости к вибрационным нагрузкам Применение перемешивающих решеток (ПР) Повышение теплотехнической надежности Увеличение среднего размера зерна топлива Предотвращение взаимодействия топлива с оболочкой твэла, уменьшение выхода ГПД Применение перемешивающих решеток (ПР) Применение ТВС жестким каркасом Повышение геометрической стабильности ТВС

5 5 Совещание заместителей главных инженеров по безопасности и надежности АЭС с ВВЭР Нововоронежская АЭС, г.Нововоронеж, 28 марта 2012 года Повышение экономической эффективности ядерного топлива Создание условий для повышения тепловой мощности энергоблоков Обеспечение работоспособности ядерного топлива в маневренных режимах эксплуатации Повышение эксплуатационного ресурса топлива Увеличение глубины выгорания топлива

6 6 Совещание заместителей главных инженеров по безопасности и надежности АЭС с ВВЭР Нововоронежская АЭС, г.Нововоронеж, 28 марта 2012 года Ядерное топливо ВВЭР-440 Современное состояние АЭС с ВВЭР-440Тип топливаОбога- щение Нововоронежская АЭС-3, 4 (Россия) Штатное3,82 Кольская АЭС-1, -2 (Россия) Виброустойчивое исполнение3,82 Кольская АЭС-3, -4 (Россия) Второе поколение/РК-34,87/4,25 Ровенская АЭС-1,-2 (Украина) Второе поколение4,38/4,25 Армянская АЭС (Армения) Виброустойчивое исполнение3,82 АЭС «Дукованы»(Чехия) Второе поколение4,38/4,25 АЭС «Богунице (Словакия) Второе поколение4,87 АЭС «Моховце» (Словакия) Второе поколение4,87 АЭС «Пакш» (Венгрия) Второе поколение4,20 АЭС «Ловииза» (Финляндия) Второе поколение4,37/4,0

7 7 Совещание заместителей главных инженеров по безопасности и надежности АЭС с ВВЭР Нововоронежская АЭС, г.Нововоронеж, 28 марта 2012 года Ядерное топливо для ВВЭР-440 РК третьего поколения Обогащение 4.87% Таблетка 7.8/ Топливо второго поколения Обогащение 4.87% Таблетка 7.8/ Топливо второго поколения Обогащение 4.87% Таблетка 7.6/ Топливо второго поколения Обогащение до 4.38% Таблетка 7.6/ … Виброустойчивое топливо Обогащение 3.82% Таблетка 7.57/ Количество ТВС на перегрузку Расход урана, кг/МВт·сут Выгорание, МВт·сут/кгU

8 8 Совещание заместителей главных инженеров по безопасности и надежности АЭС с ВВЭР Нововоронежская АЭС, г.Нововоронеж, 28 марта 2012 года Ядерное топливо ВВЭР-440 Современное состояние Топливо второго поколения Обогащение 4,87% Таблетка 7.6/1.2 мм Топливный цикл – 6-ти годичный при работе на уровне мощности 1471 МВт(тепл.). Тип пучка твэлов - профилированный, U-Gd. Кол-во кассет подпитки – 66 шт. Выгорание - 65 МВт·сут/кгU. Работа в маневренном режиме год – начата эксплуатация на блоке 4 КолАЭС год – блоки 1 и 2 АЭС «Моховце» год – блоки 3 и 4 АЭС «Богунице». Ожидаемый эффект от внедрения – снижение ~15% количества кассет на перегрузку (в условиях работы реактора на мощности 107% от номинальной)

9 9 Совещание заместителей главных инженеров по безопасности и надежности АЭС с ВВЭР Нововоронежская АЭС, г.Нововоронеж, 28 марта 2012 года Ядерное топливо ВВЭР-440 Современное состояние и перспективы Рабочая кассета третьего поколения (для реакторов ВВЭР-440 второго поколения) Бесчехловая конструкция с каркасом из уголков и труб Среднее обогащение по 235 U – 4.87%. Таблетка 7.8/0 мм. Масса UO кг (увеличена на 4.5%). Шаг твэлов – 12.6 мм. Количество кассет подпитки – 60 шт. Выгорание – до 68 МВт·сут/кгU. Топливный цикл - 6-ти годичный при работе на уровне мощности 1471 МВт(тепл.). Работа в маневренном режиме. В 2010 году начата эксплуатация опытной партии 12 шт. на блоке 4 Кольской АЭС Ожидаемый эффект от внедрения РК-3 – снижение количества кассет на перегрузку ~10% по сравнению с кассетами второго поколения с топливом 4,87%

10 10 Совещание заместителей главных инженеров по безопасности и надежности АЭС с ВВЭР Нововоронежская АЭС, г.Нововоронеж, 28 марта 2012 года Ядерное топливо ВВЭР-440 Перспективы Топливо второго поколения Обогащение 4. 76% Таблетка 7.8/0 мм Топливный цикл - 6-ти годичный при работе на уровне мощности 1485 МВт(тепл.). Тип пучка твэлов - профилированный, U-Gd. Кол-во кассет подпитки – 60 шт. Выгорание - 65 МВт·сут/кгU Работа в маневренном режиме. Разработка технического проекта год Ожидаемый эффект от внедрения – снижение количества кассет на перегрузку ~7% по сравнению с кассетами второго поколения с топливом 4.87% с таблеткой 7.6/1.2 мм.

11 11 Совещание заместителей главных инженеров по безопасности и надежности АЭС с ВВЭР Нововоронежская АЭС, г.Нововоронеж, 28 марта 2012 года Ядерное топливо ВВЭР-1000 Современное состояние АЭС с ВВЭР-1000Тип топлива Нововоронежская АЭС-5 (Россия)чехловая Балаковсая АЭС (Россия)ТВС-2М Ростовская АЭС (Россия)ТВС-2М Калининская АЭС-1 (Россия)ТВСА-АЛЬФА+12 ТВСА-12 Калининская АЭС-2, 3, 4 (Россия)ТВСА-PLUS Южно-Украинская АЭС (Украина)ТВСА Запорожская АЭС (Украина)ТВСА Хмельницкая АЭС (Украина)ТВСА Ровенская АЭС-3, 4 (Украина)ТВСА АЭС «Козлодуй»-5, 6 (Болгария)ТВСА АЭС «Темелин» (Чехия)ТВСА-Т АЭС «Тяньвань» (Китай)УТВС+6 ТВС-2М АЭС «Бушер» (Иран)УТВС Всего в мире эксплуатируется 31 энергоблок с реакторами ВВЭР Еще 2 энергоблока (АЭС «Куданкулам») находятся в стадии завершения строительства и подготовки к пуску

12 12 Совещание заместителей главных инженеров по безопасности и надежности АЭС с ВВЭР Нововоронежская АЭС, г.Нововоронеж, 28 марта 2012 года ТВСА-PLUS ТВС-2М Калининская АЭС блоки 2, 3 и 4 Балаковская АЭС Ростовская АЭС ТВСА-PLUS и ТВС-2М обладают идентичными технико экономическими характеристиками, обеспечиающими: возможность повышения мощности РУ до 104 % от номинальной 18-ти месячный топливный цикл (подпитка 66 шт.) выгорание в твэле - 72 МВт·сут/кгU возможность эксплуатации в маневренном режиме ( % Nэл) защиту от посторонних предметов ремонтопригодность в условиях АЭС Ядерное топливо ВВЭР-1000 Современное состояние

13 13 Совещание заместителей главных инженеров по безопасности и надежности АЭС с ВВЭР Нововоронежская АЭС, г.Нововоронеж, 28 марта 2012 года Выгорание, МВт·сут/кгU Количество ТВС на перегрузку Расход урана, кг/МВт·сут Ядерное топливо для ВВЭР

14 14 Совещание заместителей главных инженеров по безопасности и надежности АЭС с ВВЭР Нововоронежская АЭС, г.Нововоронеж, 28 марта 2012 года топливный столб 3680 мм; топливная таблетка 7.8х0 мм; 12 дистанционирующих решеток; перемешивающие решетки; хвостовик с АДФ; антивибрационный нижний узел. Этапы развития Технический проект2012 Начало опытной эксплуатации2014 Промышленная эксплуатация2016 Ядерное топливо для ВВЭР-1000 Эффект от внедрения: увеличение длительности ТК на 8 %, или сокращение ТВС подпитки на 10%, или уменьшение обогащения подпитки на 7%, или увеличение мощности на 10% ТВС четвертого поколения для ВВЭР-1000

15 Совещание заместителей главных инженеров по безопасности и надежности АЭС с ВВЭР Нововоронежская АЭС, г.Нововоронеж, 28 марта 2012 года Базовая конструкция ТВС Nт= 3300 МВт Обогащение до 4.95% Таблетка 7.8/0мм Высота а.з.3730 мм Масса UO кг Интенсификаторы теплообмена Суточное маневрирование % Корректировка проекта г. Nт= 3200 МВт Кампании от 300 до 540 эфф.суток Обогащение до 4.95% Таблетка 7.6/1.2мм, Высота а.з мм Масса UO кг Выгорание 64 МВт сут/кг U Суточные маневры % Nэл Поставка топлива г. Разработка ядерного топлива для ВВЭР-1200/1300 Направления развития Развитие конструкции ТВС Повышение обогащения свыше 5 % Обогащение до 7% Уран-эрбиевое топливо Циркониевые сплавы Э110М, Э635М и Э125 Обоснование и разработка проекта год 2-годичный цикл (кампания 680 эфф. суток) Уменьшение количества ТВС подпитки на 20% Повышение среднего выгорания топлива на % Снижение топливной составляющей на % Совершенствование расчетных кодов: Разработка кодов для связанных теплогидравлических и нейтронно-физических расчетов активной зоны; Совершенствование методик расчета запаса до кризиса теплообмена по локальным параметрам; Применение методик и кодов «наилучшей оценки»; Использование статистических методов при расчете инженерных коэффициентов запаса.

16 Совещание заместителей главных инженеров по безопасности и надежности АЭС с ВВЭР Нововоронежская АЭС, г.Нововоронеж, 28 марта 2012 года Развитие конструкции ТВС ВВЭР 1.ТВСА-12-PLUS 2.Унифицированная головка ТВС-2М и ТВСА-PLUS 3.Твэл без фиксации в опорной плите 4.Антидебризный фильтр в конструкциях топливных сборок ВВЭР-1000 и ВВЭР-440

17 17 Совещание заместителей главных инженеров по безопасности и надежности АЭС с ВВЭР Нововоронежская АЭС, г.Нововоронеж, 28 марта 2012 года 1.Представленная работа – результат деятельности под руководством и по заказу ОАО «ТВЭЛ» научных и конструкторских организаций: НИЦ «Курчатовский институт», ОАО «ВНИИНМ», ОАО «ОКБ ГИДРОПРЕСС», ОАО «ОКБМ Африкантов», ОАО «ГНЦ НИИАР», ФГУП «ГНЦ РФ-ФЭИ», ГНЦ РФ ТРИНИТИ, а также дочерних обществ ОАО «ТВЭЛ» - ОАО «МСЗ», ОАО «НЗХК», ОАО «ЧМЗ» и ОАО «МЗП». Заключение (1)

18 18 Совещание заместителей главных инженеров по безопасности и надежности АЭС с ВВЭР Нововоронежская АЭС, г.Нововоронеж, 28 марта 2012 года 2.Проведение работ по сопровождению эксплуатации и внедрению новых типов топлива на АЭС России осуществляется на основе регулярного научно-технического сотрудничества ОАО «Концерн Росэнергоатом» и ОАО «ТВЭЛ». Заключение (2)

19 19 Совещание заместителей главных инженеров по безопасности и надежности АЭС с ВВЭР Нововоронежская АЭС, г.Нововоронеж, 28 марта 2012 года Спасибо за внимание!