先進(jìn)燃料組件已在俄羅斯羅斯托夫核電站開始運(yùn)行試驗(yàn)。燃料制造商 TVEL 表示，如果成功，它們將提供更高水平的性能和安全性。“商業(yè)反應(yīng)堆中的燃料輻照是該產(chǎn)品進(jìn)一步商業(yè)化的重要一步，”TVEL 總裁 Natalia Nikipelova 說，并補(bǔ)充說：“當(dāng) TVEL 慶祝其成立 25 周年時(shí)，這一里程碑的實(shí)現(xiàn)具有象征意義。”

制造過程中的燃料棒(圖片來源：TVEL)

羅斯托夫核電站的 3 號(hào)機(jī)組在完成定期維護(hù)后重新投入運(yùn)行時(shí)，將三個(gè)燃料組件裝載到該機(jī)組中，每個(gè)機(jī)組均包含 12 個(gè)實(shí)驗(yàn)棒。六根桿具有由鉻鎳合金制成的覆層，另外六根具有帶有鉻涂層的標(biāo)準(zhǔn)鋯合金覆層。

TVEL 表示，使用這些金屬可以“完全消除或顯著減緩”鋯蒸汽反應(yīng)，這種反應(yīng)在歷史核事故中產(chǎn)生了氫氣。正是這種氫氣對(duì)福島第一核電站的反應(yīng)堆建筑物造成了廣泛的破壞，也導(dǎo)致了切爾諾貝利事故的惡化。消除這種可能性意味著世界上大多數(shù)在運(yùn)核反應(yīng)堆的安全性將發(fā)生重大變化。

Nikipelova 表示，根據(jù)“國(guó)際分析師”的說法，先進(jìn)燃料“將在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)主導(dǎo)全球市場(chǎng)”。燃料組件通常會(huì)在反應(yīng)堆內(nèi)停留大約五年，因此在這種時(shí)間尺度內(nèi)，可以在運(yùn)行中的發(fā)電廠或?qū)嶋H上整個(gè)行業(yè)完全轉(zhuǎn)向先進(jìn)燃料。

在金屬包殼內(nèi)，像羅斯托夫這樣的商業(yè)輕水反應(yīng)堆中的核燃料通常是濃縮到 5% 鈾 235 左右的二氧化鈾陶瓷顆粒。TVEL 表示，替代燃料組合物“還可以在不增加鈾濃縮水平的情況下使操作更加經(jīng)濟(jì)高效”。

自 2018 年以來，Rosatom 一直在為其 VVER 反應(yīng)堆測(cè)試先進(jìn)燃料。其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在 MIR 研究堆中完成了兩個(gè)完整的輻照循環(huán)，TVEL 表示它們保持密封，這意味著它們不會(huì)因反應(yīng)堆堆芯的高溫、壓力和輻射而“過度”變形。

在 MIR 中測(cè)試了四種不同的包殼和燃料基體材料組合：除了二氧化鈾外，具有高導(dǎo)熱性的鈾鉬合金也已用于燃料芯塊的制造。然而，TVEL 在羅斯托夫試驗(yàn)中做出了使用二氧化鈾的“保守”選擇，稱國(guó)際上一致認(rèn)為應(yīng)該逐步引入新的燃料基質(zhì)。