Использование МОКС-топлива в реакторе БН-800

10.09.2025 2025 - №03 Актуальные проблемы ядерной энергетики

Б.А. Васильев А.Н. Крюков М.Р. Фаракшин С.Б. Белов В.С. Шеряков А.Е. Кузнецов И.А. Филин

https://doi.org/10.26583/npe.2025.3.03

В соответствии с принятой в Российской Федерации стратегией развития двухкомпонентной ядерной энергетики с замыканием ЯТЦ реакторы на быстрых нейтронах должны обеспечивать эффективное использование смешанного уран-плутониевого топлива на основе плутония, выделяемого из ОЯТ тепловых реакторов, а затем – из собственного ОЯТ. В первых отечественных реакторах БН использовалось освоенное к тому моменту топливо на основе диоксида обогащенного урана. Освоение смешанного уран-плутониевого оксидного (МОКС) топлива началось с облучения экспериментальных ТВС в исследовательском реакторе БОР-60, а также энергетических реакторах БН-350 и БН‑600. Проект БН-800 был ориентирован уже на использование смешанного уран-плутониевого топлива. В связи с задержкой запуска промышленного производства МОКС-топлива, создаваемого на ФГУП «ГХК», БН-800 был запущен (2016 г.) с гибридной активной зоной, сформированной преимущественно из ТВС с урановым топливом. Доля ТВС с МОКС-топливом, изготовленных на опытных производствах АО «ГНЦ НИИАР» и ФГУП «ПО «МАЯК», составляла 16%. Гибридная активная зона эксплуатировалась до восьмой микрокампании. Переход на полную загрузку БН-800 МОКС-топливом был завершен к началу 13-й микрокампании (2023 г.). Для изготовления МОКС-топлива БН-800 используется плутоний разного изотопного состава, что обеспечивается за счет применения на производстве методики корректировки массовой доли плутония в топливе. В настоящее время осуществляется перевод активной зоны на ТВС с оболочками твэлов из более радиационно стойкой стали ЭК164-ИД, что впоследствии позволит приступить к работам по повышению выгорания топлива. При этом по сравнению с освоенным режимом работы активной зоны с оболочками твэлов из стали ЧС68-ИД планируется увеличить выгорание топлива с 9,5 до 12% т.а. по максимальному значению и с 66 до 86 МВт⋅сут/кг по среднему значению. В рамках освоения технологии выжигания минорных актинидов с 14-й микрокампании (2024 г.) в реакторе облучаются три ТВС, в состав которых входят по четыре твэла с добавлением америция (0,9%) и нептуния (0,6%).

Ссылки

1. Vasiliev B.A., Zverev D.L., Yershov V.N. et al. Development of Fast Sodium Reactor Technology in Russia. Proc. of the Int. Conf. on Fast reactors and related fuel cycles FR13, Paris, France, 4–7 March 2013. IAEA CN199-26. 1, p. 249–263. URL: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Pub1665Vol1Web-68441300.pdf (дата обращения 21.06.2025).
2. Васильев Б.А., Кузавков Н.Г., Мишин О.В. и др. «Опыт и перспективы модернизации активной зоны реактора БН-600». Известия вузов. Ядерная энергетика. 2011;1:158–168. URL: https://static.nuclear-power-engineering.ru/journals/2011/01.pdf (дата обращения 21.06.2025).
3. Кинёв Е.А. Структура таблеточного оксидного топлива и его коррозионное воздействие на оболочку твэла реактора БН-600. Известия вузов. Ядерная энергетика. 2011;1:169–176. URL: https://static.nuclear-power-engineering.ru/journals/2011/01.pdf (дата обращения 21.06.2025).
4. Belov S., Vasiliev B., Kuznetsov A., Mumrenkov E., Farakshin M. Distinctive features of the BN-800 core in the course of transition to complete MOX-fuel loading. Proc. of the Intern. Conf. on Fast Reactors and Related Fuel Cycles FR22. Vienna, 19–22 April 2022. IAEA-CN291-209. URL: https://conferences.iaea.org/event/218/contributions/18834/ (дата обращения 21.06.2025).
5. Белов С.Б., Васильев Б.А., Кузнецов А.Е. и др. Реализация задач БН-800 в отработке элементов замкнутого ЯТЦ. Атомная энергия. 2025;138(1-2):31–37. URL: https://j-atomicenergy.ru/index.php/ae/article/view/5467 (дата обращения 21.06.2025).
6. Гаджиев Г.И., Ефимов В.Н., Жемков И.Ю. и др. Обзор экспериментальных работ на реакторе БОР-60. Сборник докладов семинара «30 лет эксплуатации реактора БОР-60», Димитровград, ГНЦ РФ НИИАР, 2000.
7. Poplavsky V.M., Zabudko L.M. Current status of studies on FR Fuel and structural materials in the Russian Federation. Influence of high dose irradiation on core structurial and fuel materials in advanced reactors. IAEA-TECDOC-1039. Vienna, Austria, 1998, pp. 7–14. URL: https://inis.iaea.org/records/xencr-ds831 (дата обращения 21.07.2025).
8. Баканов М.В., Васильев Б.А., Фаракшин М.Р. и др. Облучение экспериментальных ТВС с уран-плутониевым топливом в реакторе БН-600. Известия вузов. Ядерная энергетика. 2005;1:82–86. URL: https://static.nuclear-power-engineering.ru/journals/2005/01.pdf (дата обращения 21.06.2025).
9. Kuznetsov A.E., Vasiliev B.A., Farakshin M.R., Krukov A.N., Belov S.B. Selecting the Lay out for the hybrid core of the BN-800 reactor. Proc. of the Intern. Conf. on Fast Reactors and Related Fuel Cycles FR17. Yekaterinburg, 26–29 June, 2017. IAEA-CN245-406. URL: https://inis.iaea.org/records/0qvbt-kdd62 (дата обращения 21.06.2025).
10. Kuznetsov A., Vasiliev B., Farakshin M., Belov S., Sheryakov V. The BN-800 core with MOX fuel. Proc. of the Intern. Conf. on Fast Reactors and Related Fuel Cycles FR17. Yekaterinburg, 26–29 June, 2017. IAEA-CN245-405. URL: https://inis.iaea.org/records/akgf9-hqw21 (дата обращения 21.06.2025).
11. Никитина А.А., Агеев В.С., Леонтьева-Смирнова М.В. и др. Развитие работ по конструкционным материалам активных зон быстрых реакторов». Атомная энергия. 2015;119(5):292–300. URL: https://www.j-atomicenergy.ru/index.php/ae/article/view/793/772 (дата обращения 21.06.2025).

реактор БН-800 МОКС-топливо плутоний изотопный состав экспериментальное облучение выгорание топлива минорные актиниды

Ссылка для цитирования статьи: Васильев Б.А., Крюков А.Н., Фаракшин М.Р., Белов С.Б., Шеряков В.С., Кузнецов А.Е., Филин И.А. Использование МОКС-топлива в реакторе БН-800. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2025. – № 3. – С. 45-59. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2025.3.03 .