Már élesben bizonyít egy új atomerőművi üzemanyag - pont jó lesz Paksra is

Oroszországban első alkalommal működik egy kereskedelmi üzemű, nagy teljesítményű atomreaktor a zárt nukleáris üzemanyagciklus-technológiához fejlesztett üzemanyag balesetálló változatával. A terméket a Balokovói Atomerőmű VVER-1000-es, azaz a paksiakhoz hasonló technológiájú, I blokkjába helyezték, miután sikerrel zárult a termék ötéves tesztüzeme Rosztovban – írja a gyártó vállalatot is ellenőrző Roszatom közleménye.

A balokovói reaktorba három ilyen üzemanyag-kazettát helyeztek el, ezek mindegyike 312, krómmal bevont cirkóniumötvözetből készült üzemanyagpálcát tartalmaz. Ebből 18 üzemanyagpálca urán-plutónium kevert üzemanyagot tartalmaz. A most kezdett tesztüzem, amelynek során a  balesetálló változatát tesztelik, kulcsfontosságú abból a szempontból, hogy ne csak az innovatív gyors neutronos reaktorok, hanem a ma működő hagyományos, könnyűvizes termikus neutronos reaktorok is a zárt üzemanyagciklus részévé válhassanak. A  technológia révén ugyanis a hagyományos üzemanyagok másodlagos komponensei, igy az urándúsítás mellékterméka, a szegényített urán (az urán 238-as izotópja) és a kiégett üzemanyagból kivont plutónium is használható a friss üzemanyag előállításához.

Automatizált lehet az átrakás

A balesetálló üzemanyag nemcsak a reaktor és az aktív zóna stabilitását és biztonságát növeli súlyos, a tervezési alapot meghaladó balesetek esetén, hanem felületi tulajdonságainak köszönhetően lehetővé teszi az áttérést az üzemanyag-kazetták teljesen automatizált, emberi kéz érintése nélküli gyártására. Ezzel kiküszöbölhető az üzemanyag-kazetták gyártásához még szükséges kézi munka. Erre a gyártó személyzet sugárterhelésének minimalizálása érdekében van szükség a kevert urán-plutónium üzemanyag gyártásakor.

Kevesebb uránra lesz szükség

A Roszatom első kevert urán-plutónium üzemanyaga a VVER reaktorokhoz fejlesztett Remix üzemanyag volt (az angol nyelvű regenerált keverék kifejezésből). A terméket sikerrel tesztelték a Balakovói Atomerőműben, a teszt 2026 márciusában fejeződött be. A  használata a VVER reaktorokban teljesen új lehetőségeket nyit meg. Ennek az üzemanyagnak a plutóniumtartalma ugyanis a többszöröse a Remixének, és dúsított urán helyett szegényített uránt tartalmaz. Ezáltal

• optimalizálható a gyártás költsége,
• a regenerált hasadóanyagok rugalmasabban használhatók fel,
• és hasznosítható a világon felhalmozott szegényített uránkészlet.

A Roszatom számításai szerint, ha egy VVER üzemanyag-kazetta 25 százalékban a  üzemanyagot és a fennmaradó 75 százalékban szabványos dúsítású urán üzemanyagot (U 235) tartalmaz, beleértve a regenerált üzemanyagot is, akkor a plutóniumtartalma alapján egyenértékű lesz a kizárólag urán-plutónium üzemanyagot tartalmazó Remix üzemanyag-kazettával. Az ilyen hibrid üzemanyagot heterogén Remix üzemanyagnak nevezték el. A TVEL – a Roszatom nukleáris üzemanyaggyártó részlege – szerint 

A Roszatom olyan kétkomponensű nukleáris energiarendszert kíván létrehozni Alekszandr Ugrjumov, a TVEL tudományos kutatásért és fejlesztésért felelős senior alelnöke szerint, amelyben a gyors- és termikus neutronos reaktorok zárt üzemanyagciklusban működnek, és az egyik fajta reaktor kiégett üzemanyaga a másik fajta reaktor friss üzemanyagának alapanyagaként szolgál. A TVEL-nél

• már az ötödik generációs üzemanyagkazettát tervezik a VVER-1200-as típushoz, ilyenek lesznek Paks II. reaktorai is,
• tesztelik az említett, króm bevonatú balesetálló -ot,
• és dolgoznak az emberi kéz érintése nélkül gyártott üzemanyag tabletták gyártási technológiáján.

„Azt tervezzük, hogy ezeket az új anyagtechnológiai-, konstrukciós és gyártási eljárásokat egyetlen termékben egyesítjük” – hangsúlyozta Alekszandr Ugrjumov.

Az innovatív üzemanyagot a VVER-1000 reaktor aktív zónájába történő behelyezése előtt az Roszatom dimitrovgrádi kutatóintézetének kutatóreaktorában tesztelték. Az új üzemanyagkazetták széleskörű ipari együttműködésben készülnek: a munkában az uráli, zseleznogorszki bányászati és vegyi kombinát, az uránt dúsító szibériai vegyi kombinát valamint az üzemanyagkazettákat gyártó csepecki és elektrosztali gépgyártó üzemek vettek részt.

A Világgazdaság már korábban is beszámolt, hogy az újfajta üzemanyag vonzó lehet a magyarországi atomreaktorok számára is. A Moxnak a mostani, már éles üzembem történő használata közelebb vitt egy esetleges beszerzéshez. Azt előbb magyar részről még alapos vizsgálat, tájékozódás, illetve a felek közötti egyeztetés előzi meg. A Mox majdani, magyarországi használata nem ütközik azzal a törekvéssel, hogy a hazai nukleáris termelés üzemanyag ellátása több lábon álljon. Az orosz nukleáris üzemanyagról mellesleg a világ számos más országa sem mondhat le, az élükön az Egyesült Államokkal.

Íme a Mox és a Remix pontos receptje

A Moxot (amelynek a neve az angol kevert oxid kifejezésből származik) szegényített urán és plutónium felhasználásával állítják elő. Ellentétben a hagyományosan az atomenergetikában használt dúsított uránnal, a Mox üzemanyagtablettákhoz az erőművek kiégett üzemanyagából kinyert plutónium-oxidot és szegényített urán-oxidot (U 238) használják fel.

A Remixet  mai atomerőművek zömében működő könnyűvizes termikus neutronos reaktorokhoz fejlesztették ki. A Remix a kiégett nukleáris üzemanyagból kivomt urán és plutónium keverékéből készül, dúsított urán hozzáadásával készül. Kevesebb plutónium van benne, mint a gyorsneutonos reaktorok urán-plutónium keverékében, (MNUP ), a plutónium aránya az 5 százalékot sem éri el. A Remix a reaktor módosítása és jelentősebb plusz biztonsági intézkedés nélkül használható. Használata jelentősen bővíti a rendelkezésre álló hasadóanyagok körét a nukleáris üzemanyagciklus zárásával, illetve lehetővé teszi a kiégett üzemanyag feldolgozás utáni újrahasznosítását a tárolás helyett.

Előnyök sora várható az újrahasznosított üzemanyaggal működő atomerőművektől

A kiegyensúlyozott nukleáris üzemanyagciklus (angol rövidítéssel BNFC) a besugárzott nukleáris üzemanyag (azaz a kiégett üzemanyagkazetták) újrafeldolgozását, az újrahasznosítható hasadóanyagok, az urán és plutónium felhasználását valamint a hasadáskor keletkező nagy és közepes aktivitású nukleáris hulladék racionális kezelését jelenti. Az üzemanyagciklus zárásának elsődleges célja a radioaktív hulladék mennyiségének és aktivitásának jelentős csökkentése. A BNFC révén

• biztonságosabbá tehető a nukleáris hulladékkezelés,
• csökkenthetők a környezeti kockázatokot,
• fenntarthatóbbá válik a felhasználás és a termelés,
• csökken a végleges tárolásra szánt nukleáris hulladék mennyisége és veszélyessége,
• és értékes hasadóanyagok juthatnak vissza a nukleáris üzemanyagciklusba.

A kohászattól a 3D nyomtatásig

A TVEL szállítja az összes oroszországi atomerőmű üzemanyagát, emellett ellátja tizenöt ország több mint 70 energiatermelő reaktorát és kilenc ország kutatóreaktorát. Kiszolgálja az orosz nukleáris flottát is, köztük az atomjégtörőket. Világszerte minden hatodik reaktor a TVEL üzemanyagával működik. A TVEL egyben a világ legnagyobb dúsított urángyártója, és vezető szerepet tölt be a globális stabil izotópok piacán. Új üzletágakat is fejleszt, jelen van a vegyiparban, a kohászatban, az energiatárolási technológiák, a 3D nyomtatás, a digitális termékek előállítása és a nukleáris létesítmények leszerelése terén. A Roszatom additív gyártással és energiatároló rendszerekkel foglalkozó ipari integrátorait is a TVEL égisze alatt hozták létre.

A Roszatom oroszországi atomerőműveket üzemeltetető vállalata, a Roszenergoatom Oroszország legnagyobb, alacsony szén-dioxid-kibocsátású villamosenergia-termelője. Tizenegy atomerőművet üzemeltet, köztük a világ egyetlen úszó atomerőművét. Harminchárom blokk összesen 28,5 gigawatt kapacitással az oroszországi villamosenergia-termelés mintegy 19 százalékát állítja elő.