俄罗斯新开发的核燃料（下）

（来源：微信公众号“嘿嘿能源heypower”  ID：heiheinengyuan  作者：heypower）

突破性项目

作为突破性项目的一部分，SCC正在建设一个试点示范能源综合体（ODEK），目的是证明封闭式燃料循环的可行性。它将有三个相互连接的设施，在一个地点组成一个封闭的核燃料循环：一个燃料制造/再制造单元（FRU）；一个300MW核电站，带有铅冷却快中子BREST-OD-300反应堆；以及一个燃料后处理装置。

Proryv还包括继续开发mox燃料制造技术，该技术基于MCC，在地下200米处有一条燃料生产线。

生产mox燃料芯块的原料是动力反应堆生产的氧化钚和贫化铀氧化物，后者是从浓缩过程的二次尾矿——贫化六氟化铀（DUHF）处理中产生的。Rosatom的长期战略是建立一个由两部分组成的核动力工业，该工业拥有基于封闭式燃料循环的热反应堆和快堆。这将增加核电资源，重新利用用过的核燃料，而不是储存它，并利用仓库中积累的已耗尽的UF6库存。中冶mox的工业制造始于2018年底。

贝洛亚尔斯克4号反应堆是一座789MWe BN-800钠冷快堆，2014年6月首次达到最低控制功率，计划在当年年底投入商业运行。然而，Rosenergoatom宣布燃料还需要进一步开发。反应堆最终于2015年12月并网，并于2016年10月投入商业运行。

最初，它有一个混合核心，包括MSZ在Elektrostal生产的铀燃料和在NIIAR制造的实验mox组件。Tvel说，计划在2022年初向BN-800堆芯全面装载mox的转变。

MCC于2020年7月完成了别洛亚尔斯克4号mox的第一次完全换料生产。

混合氮化物铀钚燃料

目前正在开发一种不同种类的混合铀钚燃料，用于奥德克综合设施的生产——用于布雷斯特-OD-300反应堆和其他快堆的致密混合氮化物铀钚（MNUP）燃料。VNINM是负责与SCC、NIIAR和俄罗斯科学院VI Vernadsky地球化学和分析化学研究所共同开发燃料元件、组装和制造技术的中心。

开发了用混合氧化锕系元素钚和钚混合氧化物制备铀氮化物的技术。生产了两批1kg的铀铈氧化物和二氧化铀粉末，用于合成氮化物和制造燃料芯块。铈被用作钚模拟器。

NIIAR获得了实验室批次的混合铀和氧化钚粉末，以测试用再生材料生产混合铀钚氮化物燃料的技术。这些研究有助于开发获得用于生产MNUP燃料的翻新粉末所需的技术。

VNINM处理辐照核燃料和放射性废物的科技部主任弗拉基米尔·卡斯切耶夫说：“我们相信，我们从翻新材料中获取初始粉末用于生产MNUP燃料的集成技术是高效、安全和高效的。”这说明了将技术转让给工业的理论可能性，因为我们所有的研究都证实了这一点。”

为了确认含有混合铀钚氮化物燃料的燃料组件的可操作性，在SCC使用Elektrostal的MSZ供应的部件制造了实验燃料组件。这些都是在贝洛亚尔斯克3号的BN-600快堆中进行测试的。VNININM在2018年表示，已经对组件进行了辐照后研究，在此基础上，“专家们注意到，由于技术发展的进步，燃料元件的特性呈现出积极的动态变化”。

ETA-3型燃料包壳（ETA-ETA-3型）的试验用燃料组件（ETA-3型）由1200个钢（ETA-ETA-3型）组成，燃料包壳由全钢制成。这是用来进一步改进燃料元件和组件。

次锕系元素

作为Proryv项目的一部分，计划从放射性废物中分离出微量锕系元素（镎和镅），并将其纳入燃料基质中。

2019年8月，VNINM的科学家和国家研究核大学莫斯科工程物理研究所的专家表示，他们已经创建了一个实验性的高压电脉冲压缩装置，用于制造含有镎和镅的MNUP燃料芯块。Vninm说，使用VEIK方法将简化片剂的制造过程。

“这种方法的主要优点是压制和烧结操作同时进行，而且速度很快，”Vninm说。在放电和压力的脉冲作用下，获得了具有给定密度和几何尺寸的燃料芯块。

这项技术可以显著减少生产空间，降低能耗，并简化使用高活性材料的远程工作。”

由于氮化镅的热化学稳定性较低，现有的制造MNUP燃料芯块的方法（压制和高温烧结）意味着它们可以从燃料中蒸发。新方法使制备含微量锕系元素的复合片剂成为可能。

2020年1月，SCC完成了使用MNUP燃料的ETVS-22、ETVS-23和ETVS-24试验燃料组件的验收试验。验收委员会由VNINM首席专家Alexey Glushenkov主持，成员包括SCC、Tvel、OKBM Afrikantov、Nikiet以及Zarubezhatomergostroy和Proryv的代表。Zarubezhatomergostroy提供核燃料的技术验收，并评估核电站设备、装置和材料的合规性，包括国外的核电厂。

Rosatom说，实验燃料的制造采用了尽可能接近工业设计的技术，该技术将用于Proryv项目下试点示范能源综合体的制造和再制造模块。在每个燃料组件中安装了四个装有“斜角板”的燃料棒。计划在别洛亚尔斯克对实验燃料组件进行进一步的反应堆试验。

2020年6月，Rosatom负责国际和科学技术项目的特别代表、Proryv项目负责人Vyacheslav Pershukov表示，反应堆试验已经证实了MNUP燃料的安全性。他说：“实验批次的测试进展顺利：超过1000根燃料棒受到辐照，燃耗超过8%，没有出现减压情况。”

他说，这证实了燃料元件外壳的完整性得到了维护，“原则上，我们准备为该项目提供MNUP燃料，以证明任何设计的快堆是合理的。”