Курс на «Прорыв»

От обогащенного урана до 3D-принтеров

Наряду с фабрикацией ядерного топлива заводы «ТВЭЛ» занимаются изготовлением газовых центрифуг, предназначенных для разделения стабильных изотопов и получения обогащенного урана. Эти устройства беспрерывно работают более тридцати лет при скорости вращения ротора свыше полутора тысяч оборотов в секунду, отмечают в компании. Прочность и долговечность обеспечиваются, в частности, благодаря применению углеволокна.

Топливный дивизион Росатома — крупнейший в мире производитель обогащенного урана (по данным World Nuclear Association, в 2025 году на долю госкорпорации приходилось 44% от общего объема соответствующих мировых мощностей). На мировом рынке стабильных изотопов «ТВЭЛ» также занимает лидирующую позицию.

Важное место в деятельности компании занимает участие в реализации проекта «Прорыв», ориентированного на создание новой технологической платформы атомной отрасли на базе замкнутого ядерного топливного цикла (ЗЯТЦ). В рамках проекта на площадке АО «Сибирский химический комбинат», входящего в состав топливного дивизиона, создается опытно-демонстрационный энергокомплекс. Он позволит проверить и доработать технологии ЗЯТЦ, сделав тем самым первый шаг в построении атомной энергетики нового поколения.

В 2019 году АО «ТВЭЛ» было определено отраслевым интегратором по направлению «Вывод из эксплуатации ядерно и радиационно опасных объектов».

Инновационные твэлы в ВВЭР-1000

В этом марте компания сообщила о завершении программы опытно-промышленной эксплуатации РЕМИКС-топлива. Его разработкой занимались специалисты Радиевого института имени В.Г. Хлопина и НИЦ «Курчатовский институт». Инновационное топливо, предназначенное для легководных тепловых реакторов, таких как ВВЭР, создали из смеси регенерированного урана и плутония с добавлением обогащенного урана.

Шесть топливных кассет, полностью укомплектованных тепловыделяющими элементами — твэлами — с уран-плутониевой композицией, были загружены в ВВЭР-1000 на Балаковской АЭС в конце 2021 года. Три из них извлекли из активной зоны в текущем году в ходе планово-предупредительного ремонта на энергоблоке. Они отработали стандартные для ядерного топлива российских энергоблоков с реакторами такого типа три цикла по восемнадцать месяцев. Эти сборки поместили в бассейн выдержки вместе с тремя кассетами, извлеченными ранее, в 2024 году, после завершения второй топливной кампании, чтобы в дальнейшем отправить их на исследования в Димитровград — в АО «ГНЦ НИИАР».

С учетом эксплуатации опытных твэлов, а затем — полноценных топливных кассет мы накопили уже десять лет опыта облучения РЕМИКС‑топлива­ в коммерческом реакторе большой мощности, — сообщил старший вице-президент по научно-технической деятельности АО «ТВЭЛ» Александр Угрюмов. — Проведя послереакторные исследования облученных твэлов, мы сможем квалифицировать уран-плутониевое топливо для реакторов ВВЭР и впервые предложить его рынку. Следующим шагом станет загрузка в ВВЭР сборок с уран-плутониевым топливом, содержащим обедненный уран и до 5% плутония. Таким образом, мы создаем полную линейку продуктов и решений в концепции сбалансированного ядерного топливного цикла — от регенерированного урана до различных уран-плутониевых композиций.

Утилизация «миноров» как ключевой элемент создания атомной энергетики четвертого поколения

В апреле этого года Росатом сообщил о завершении первой в мире программы опытно-промышленной эксплуатации уран-плутониевого МОКС-топлива с добавлением так называемых минорных актинидов — наиболее радиотоксичных долгоживущих компонентов, возникающих в процессе ядерных реакций. На энергоблоке №4 Белоярской АЭС три опытные тепловыделяющие сборки с содержанием америция-241 и нептуния-237 были загружены в активную зону реактора на быстрых нейтронах БН-800 летом 2024 года и успешно прошли цикл эксплуатации в течение трех топливных микрокампаний. После остывания в бассейне выдержки облученные сборки направят на послереакторные исследования.

В России уже есть опыт повторного вовлечения в ядерный топливный цикл регенерированного урана и основного актинида — плутония, однако именно выделение из отработавшего ядерного топлива и последующая утилизация «миноров» может решить основные экологические проблемы обращения с радиоактивными отходами, отмечают в Росатоме.

Выжигание минорных актинидов в реакторе — это не разовый опыт, а долгосрочная стратегия, — подчеркнул Александр Угрюмов. — На следующем этапе мы намерены увеличить их содержание в опытных сборках с МОКС-топливом. Помимо этого, мы планируем добавлять минорные актиниды в нитридное СНУП-топливо для быстрых реакторов, а также опробовать гетерогенное выжигание «миноров».

На пути к формированию в России полной цепочки производства литиевой продукции

Топливная компания «ТВЭЛ» развивает и высокотехнологичные неядерные направления: разрабатывает и внедряет аддитивные технологии, выпускает системы накопления электроэнергии, автокатализаторы и оборудование для нефтегазовой промышленности, создает сверхпроводящие материалы, а также цифровые продукты. Специалисты входящего в ее структуру научно-технического центра АО «Росатом Химия» разработали опытную технологию получения высоковольтного кобальтата лития — важного катодного материала для производства высокомощных литийионных аккумуляторов.

Модифицированный состав сохраняет сильные стороны классического LiCoO2 (стабильность при длительной работе, мощность, большую насыпную плотность и высокие значения коэффициента диффузии лития). При этом измененная форма кристаллов и скорректированная химическая формула позволяют повысить напряжение заряда аккумулятора и увеличить энергоемкость последнего более чем на 15%.

Новый материал будет востребован при создании элементов питания для портативной электроники — электроинструментов и устройств аэрокосмической отрасли, где важны компактность, мощность и длительная автономная работа. Для пользователей это означает, что батарея сможет дольше работать без подзарядки, не потеряв в производительности. Сейчас опытные образцы в составе аккумуляторных ячеек проходят квалификацию у потенциальных заказчиков.