Как сообщила пресс-служба "ТВЭЛ", 16 марта 2026 года на втором энергоблоке Ростовской АЭС был завершен многолетний научно-технический эксперимент, который готовили специалисты в области физики, материаловедения и инженерии.
Активная зона реактора ВВЭР-1000 второго энергоблока Ростовской АЭС. Источник: Пресс-служба "ТВЭЛ"
Ирина Медведева
Из реактора извлекли тепловыделяющие сборки с топливом особой конструкции, призванным свести вероятность тяжелой аварии с выделением водорода и разрушением активной зоны к минимальной. Три топливные кассеты с тепловыделяющими элементами (твэлами) в инновационном исполнении были загружены в реактор ВВЭР-1000 в 2021 году и успешно прошли полный цикл эксплуатации - три топливные кампании по 18 месяцев. В ходе планово-предупредительного ремонта на энергоблоке топливо было выгружено из активной зоны реактора.
Для атомной отрасли это достижение сопоставимо по важности с вводом в строй реакторов новых поколений. Подобные шаги формируют фундамент для безопасной и надежной энергетики будущего. Четырехлетние испытания завершились успешно, открыв для России путь к серийному выпуску так называемого толерантного топлива, устойчивого к авариям и нештатным ситуациям.
Предпосылки для создания толерантного топлива: наследие Фукусимы
Авария на японской АЭС «Фукусима-1» в марте 2011 года наглядно продемонстрировала уязвимость традиционных топливных элементов. После потери охлаждения температура в активной зоне резко возросла. Циркониевые оболочки твэлов, отлично выполняющие свои функции в нормальном режиме, при температуре свыше 1200 градусов Цельсия вступили в интенсивную реакцию с водяным паром. Этот процесс, известный как пароциркониевая реакция, приводит к генерации взрывоопасного водорода, разрушению оболочек и выбросу радиоактивных веществ.
После этих событий мировое научное сообщество сформулировало задачу: создать топливо, которое в аварийной ситуации предоставит операторам не минуты, а часы для принятия мер, либо вовсе исключит развитие опасных процессов. Так возникла концепция Accident Tolerant Fuel (ATF).
Российские ученые из НИЦ «Курчатовский институт» – ВНИИНМ имени Бочвара (входит в АО «ТВЭЛ») разработали два основных направления:
Первое — модификация оболочки твэлов: замена циркония на хром-никелевый сплав или нанесение на циркониевую основу тонкого хромового покрытия, выступающего в роли барьера, предотвращающего контакт металла с паром.
Второе направление — изменение состава топливной матрицы. Вместо диоксида урана рассматриваются дисилицид триурана, обладающий впятеро более высокой теплопроводностью, или более плотный уран-молибденовый сплав, также улучшающий отвод тепла. Повышенная теплопроводность создает своего рода термодинамический буфер: даже в случае нештатной ситуации активная зона будет нагреваться значительно медленнее.
Для проверки этих решений в реальных условиях был выбран действующий энергоблок №2 Ростовской АЭС с реактором ВВЭР-1000.
Ростовская АЭС. Источник: Пресс-служба "ТВЭЛ"
Ход эксперимента и его результаты
В сентябре 2021 года в активную зону реактора загрузили три опытные тепловыделяющие сборки. Внешне идентичные стандартным, они содержали по двенадцать экспериментальных твэлов: шесть с оболочками из хром-никелевого сплава и шесть с хромированными циркониевыми оболочками. Топливные таблетки внутри были изготовлены как из традиционного диоксида урана, так и из уран-молибденового сплава.
Задача стояла сложная: сборки должны были отработать три полных топливных цикла (суммарно 54 месяца) в штатных и переходных режимах эксплуатации.
На протяжении всего срока за поведением сборок внимательно наблюдали как эксплуатационный персонал станции, так и научные специалисты. Как отмечал старший вице-президент «ТВЭЛ» Александр Угрюмов, ключевой целью было подтверждение надежности новых твэлов в течение всего срока службы и сохранение их герметичности.
В марте 2026 года, в ходе планового ремонтного периода, сборки были выгружены. Предварительный анализ подтвердил ожидания разработчиков: все экспериментальные элементы отработали без замечаний, нарушений целостности оболочек выявлено не было. Это свидетельствовало о технологической готовности решений к следующей стадии.
Однако создание опытных образцов — лишь часть пути. Для серийного производства еще в августе 2024 года на Чепецком механическом заводе в Глазове был запущен опытно-промышленный участок для нанесения хромовых покрытий на циркониевые трубки.
Эта работа позволила к настоящему моменту изготовить уже более тысячи серийных оболочек. Технологический процесс отлажен, что создает базу для производства полномасштабных топливных кассет, где все 312 твэлов будут изготовлены по новой, более безопасной технологии.
Значение внедрения: от безопасности до технологического суверенитета
Главный выигрыш от внедрения толерантного топлива — фундаментальное повышение уровня безопасности. Оно не создает абсолютно неуязвимый реактор, но кардинально меняет хронологию развития тяжелых аварий.
Толерантное топливо. Источник: Пресс-служба "ТВЭЛ"
В случае потери теплоносителя вместо минут у персонала появятся часы на подключение резервных систем и выполнение аварийных процедур, что позволяет предотвратить взрыв и выброс радиоактивности. Этот «временной резерв для принятия решений» является критически важным фактором.
Преимущества новой технологии не исчерпываются безопасностью. Использование топливных композиций с повышенной плотностью делящегося материала (например, уран-молибденового сплава) позволяет на 5–6% удлинить топливные кампании. Это означает меньшее количество остановов на перегрузку и увеличение выработки электроэнергии.
В перспективе применение таких твэлов может упростить и удешевить проекты новых энергоблоков за счет сокращения требований к некоторым системам пассивной безопасности, как указывал главный эксперт ВНИИНМ имени Бочвара Фёдор Макаров.
Снижение вероятности тяжелых аварий также укрепляет экологический имидж атомной энергетики. Кроме того, для России данный проект — это вопрос технологического суверенитета. В мире разработкой ATF занимаются несколько государств.
США, начавшие программу еще в начале 2010-х, находятся в лидерах, уже имея опыт успешной эксплуатации сборок с таким топливом на АЭС «Калверт-Клифс».
Россия уверенно занимает вторую позицию, опережая Францию, Китай и Южную Корею. Важным конкурентным преимуществом является прохождение полного цикла испытаний на собственной промышленной площадке, что позволяет организовать серийное производство на отечественном оборудовании и укрепляет позиции «Росатома» на глобальном рынке ядерного топлива.
Толерантное топливо. Источник: Пресс-служба "ТВЭЛ"
Перспектива
Сейчас выгруженные экспериментальные сборки направятся в НИИ атомных реакторов в Димитровграде для детального послереакторного исследования. Ученые изучат изменения в структуре материалов после длительного облучения.
Если углубленный анализ подтвердит успешность испытаний, а регулятор (Ростехнадзор) выдаст необходимую лицензию, страна сможет перейти к следующему шагу — загрузке в реактор полномасштабной кассеты, полностью состоящей из твэлов нового поколения.
Как подчеркивал директор Ростовской АЭС Андрей Сальников, безопасность является абсолютным приоритетом, и успешное завершение этого эксперимента — прямое доказательство того, что данный приоритет обеспечивается передовыми технологическими решениями.