Ядерная реконкиста

Фрагмент макета TVSA-T, привезенный для испытаний на завод Skoda JS.
Фото автора

21 ноября в Пльзене на заводе Skoda JS состоялась демонстрация макета новейшего российского ядерного топлива TVSA-T производства компании «ТВЭЛ», которое будет поставляться на чешскую АЭС «Темелин». Топливо TVSA-T с 2010 года заменит на «Темелине» американское топливо – кассеты типа VVANTAGE6 производства компании Westinghouse. Ожидается, что смена поставщика топлива решит проблемы надежности эксплуатации станции. Доставленный в Чешскую Республику макет нового топлива уже прошел полный цикл сложных механических, тепловых и гидравлических испытаний на ФГУП «Опытное конструкторское бюро машиностроения» в Нижнем Новгороде, результаты которых также будут перепроверяться с декабря 2007 года по март 2008 года на заводе Skoda JS. На чешском заводе имеется специальное оборудование («гидравлическая петля»), на котором в 1993–1994 годах производились испытания топливной сборки американского производства. После завершения испытаний на заводе Skoda JS можно будет сравнить результаты гидравлических испытаний обеих сборок. Эти результаты будут отправлены в Государственный надзорный орган Чехии для лицензирования нового топлива, а макет будет отправлен в Россию, где подвергнется тщательному анализу.

Проблема надежности топлива

Со дня ввода в эксплуатацию на АЭС «Темелин» используется топливо американской компании Westinghouse Electric Company LLC. Первый реактор заработал в декабре 2000 года, второй – в декабре 2002 года. Однако в 2004–2007 годах топливо проявило отдельные недостатки конструкции, которые привели к деформации топливных кассет и разуплотнению топливных стержней. В каждом реакторе находится 163 такие кассеты, из которых около 1/4 планово заменяется раз в год (новая партия). Но из-за недостаточно прочной конструкции сборки механическая деформация вызывала повреждение топливных стержней, вибрирующих в превышающем проектные значения диапазоне. В результате этого топливные сборки необходимо было заменять чаще. Соответственно продолжительность остановок электростанции и их периодичность возросла, а производительный потенциал реакторов полностью не использовался. К тому же некачественное топливо ставило под вопрос безопасность эксплуатации станции.

Руководство АЭС было вынуждено принять меры по изменению конструкции топливной кассеты, способа проектирования и загрузки топлива в активную зону реактора, эксплуатации реактора (испытания падения кластеров) и графика остановок для замены топлива. Для этого компания-поставщик в два этапа модифицировала конструкцию топливных кассет таким образом, чтобы деформация и разуплотнение топлива были сведены к минимуму. Модифицированные топливные кассеты первого этапа были загружены в реактор в 2006 году, а модифицированные топливные кассеты второго этапа были впервые загружены в активную зону в ходе весенней остановки этого года на первом блоке и после этого – на втором блоке. В настоящее время на обоих реакторах работает 139 модернизированных топливных кассет второго этапа и 48 топливных кассет первого этапа.

Будущее – за новыми технологиями

Несмотря на проведенную модификацию топливных кассет, руководством компании «ЧЭЗ Группа» в 2006 году был проведен международный тендер на нового поставщика топлива с момента окончания действия контракта с Westinghouse, который выиграла российская компания «ТВЭЛ». Сторонами был подписан долгосрочный контракт на поставку с 2010 года ядерного топлива для обоих реакторов АЭС. «ТВЭЛ» будет поставлять топливные кассеты с обозначением TVSA-T, основанные на серии TVSA-альфа, производимой на предприятии «ЭЛЕМАШ» в Электростали.

Одной из главных причин перехода на топливо другого производителя является план АЭС «Темелин» достичь к 2012 году годового объема выработки электроэнергии более 15 млрд. кВт-ч. Такой объем возможно достичь только при условии снижения плановых остановок электростанции до уровня не более чем 100 дней для обоих реакторов. Например, в 2007 году на станции уже произошли три остановки в общей сложности на 199 дней, по сравнению с предыдущим годом это на 40 дней больше. По плану же остановка электростанции для гарантийного ремонта в 2007 году не должна была превышать 175 дней. У компании Westinghouse, конечно, богатый опыт производства топлива для реакторов PWR западного дизайна, в которых топливные сборки имеют квадратное сечение, однако топливные сборки водо-водяного реактора российской конструкции имеют шестиугольное сечение. Руководство «ЧЭЗ» полагает, что российский тип топливной кассеты более соответствует строгим критериям современного типа топливной кассеты как с точки зрения надежности, так и с точки зрения эксплуатации.

По словам производителя, топливные сборки TVSA-T действительно более прочны, обладают повышенной эксплуатационной надежностью, их механическая конструкция с уголками из циркониевого сплава (так называемыми уголками жесткости) во всех углах шестигранника более устойчива к деформациям и никаких проблем после их загрузки в реактор быть не должно. Еще одним из факторов надежности является то, что в сборках используется уран-гадолиниевое топливо, которое обеспечивает возможность работы АЭС в маневренных режимах (то есть с изменением мощности реактора). Кроме того, топливо TVSA уже прошло испытания на Калининской АЭС, где оно успешно эксплуатируется с 1998 года. На сегодняшний день уже более 60% реакторов ВВЭР-1000 (16 энергоблоков в трех странах – России, Украине и Болгарии) работают на этом топливе. Применение TVSA позволяет внедрять современные топливные циклы и сокращать сроки планово-предупредительных ремонтов, что так необходимо для АЭС «Темелин». Переход на TVSA также позволяет уменьшить объем отработанного ядерного топлива и соответственно площадей для его хранения. Это также актуально для чешской АЭС, поскольку в ближайшее время на территории станции планируется построить блок для хранения ОЯТ.

В 2006 году Россия выиграла два международных тендера на поставки топлива – это уже упомянутый тендер для АЭС «Темелин», а также тендер для финской АЭС «Ловииза», где стоят два реактора ВВЭР-440. Начавшийся в 2006 году процесс, по мнению российских экспертов, получит свое дальнейшее развитие и приведет к тому, что Россия окончательно вернет рынок ядерного топлива для реакторов ВВЭР и с 2010 года все реакторы этого типа будут оснащены российским топливом.

Пльзень