Фахівці Науково-технічного комплексу «Ядерний паливний цикл» Національного наукового центру «Харківський фізико-технічний інститут» беруть участь у всіх роботах життєвого циклу ядерного палива виробництва компанії Westinghouse для українських реакторів ВВЕР-1000 – від поставок свіжого палива на майданчик АЕС до обстеження його стану після кожного року експлуатації, а також в роботах з обґрунтування тривалого зберігання в сухому сховищі.

 У процесі реалізації проєкту диверсифікації ядерного палива для АЕС України поступово змінюється Програма робіт – від впровадження палива компанії Westinghouse на одному ядерному блоці ВП АЕС до шести на наступному етапі і в кінцевому підсумку повною відмовою від російського палива і переводу всіх блоків ВВЕР-1000 на паливо компанії Westinghouse.

До початку повномасштабного вторгнення РФ в Україну, ядерне паливо виробництва компанії Westinghouse (ТВЗ-W та ТВЗ-WR) експортувалось на шість з тринадцяти енергоблоків з реакторами ВВЕР-1000. Це чотири енергоблоки ВП ЗАЕС та два енергоблоки ВП ПАЕС. На той час фахівцями НТК ЯПЦ ННЦ ХФТІ було проведено велику роботу з обґрунтування впровадження ТВЗ-WR на енергоблоці №3 ВП РАЕС, також на майданчик АЕС прибула одна повна перевантажувальна партія (42 од.) палива виробництва компанії Westinghouse. Завантаження першої партії палива було виконано влітку 2022 року, це дозволило енергоблоку безперешкодно пройти складний осінньо-зимовий період 2022-2023 року.

НАЕК «Енергоатом», після повномасштабного вторгнення РФ, заявило про готовність повністю відмовитися від російського ядерного палива і перейти на продукцію виробництва шведського заводу компанії Westinghouse. Для таких заяв існують досить міцні підстави, які ґрунтуються на тому, що фахівці галузі та представники Держатомрегулювання неодноразово підтверджували, що це паливо має зразкові експлуатаційні характеристики та високі економічні показники. Справа в тому, що паливо компанії Westinghouse експлуатувалось при постійному нагляді та відстеженні його стану під час та після експлуатації. З самого початку впровадження ТВЗ-W (ТВЗ-WR), спеціалістами ДП «НАЕК «Енергоатом» та компанії Westinghouse, за наукової підтримки НТК ЯПЦ ННЦ ХФТІ, проводились щорічні обстеження паливних збірок. У підсумку, починаючі з 2013 року до 2021 року, було проведено інспекцію 86 ТВЗ компанії Westinghouse та отримано значення параметрів ядерного палива, які впливають на його надійну і безвідмовну експлуатацію на АЕС України.

Отримані при обстеженні значення параметрів, які характеризують технічний стан ТВЗ-W/WR виробництва компанії Westinghouse, не перевищують меж закладених під час проєктування палива і обґрунтування безпеки паливного завантаження. Всі ТВЗ, інспекція яких проводилася після 1-3 років експлуатації, використовувалися в наступних паливних завантаженнях. Значення параметрів, які характеризують технічний стан ТВЗ-W/WR після чотирьох паливних циклів, вказують на те, що ядерне паливо не вичерпало свій ресурс і має достатній запас контрольованих параметрів для досягнення більш високих глибин вигоряння.

За результатами післяреакторних обстежень 86 ТВЗ-W/WR зроблено основний висновок, що технічний стан ТВЗ виробництва компанії Westinghouse, які експлуатуються в українських реакторах, повністю задовольняє вимогам безпеки, які закладено при проєктуванні і обґрунтуванні безпечної роботи. Фахівці НТК ЯПЦ спільно з фахівцями ДП «НАЕК «Енергоатом» опублікували низку наукових статей, які підтверджують зроблене твердження про надійність і безпечність експлуатації ТВЗ-W/WR, основні з яких (Досвід обстеження опроміненого ядерного палива..., Корозійна стійкість оболонок твелів...) опубліковано в журналі «Ядерна та радіаційна безпека», засновником якого є ДНТЦ ЯРБ.

Воєнні дії не вплинули на роботи з диверсифікації постачання ядерного палива для АЕС України, а тільки їх спонукали. Інтенсивно розпочато роботи з обґрунтування використання палива виробництва компанії Westinghouse на інших енергоблоках АЕС України. Як тільки було прийнято рішення про постачання палива на ВП РАЕС НТК ЯПЦ ННЦ ХФТІ був проведений комплекс робіт з обґрунтування впровадження ТВЗ-WR на енергоблоці №3 та приймання на майданчику АЕС перевантажувальної партії (42 ТВЗ) палива виробництва компанії Westinghouse. Найближчим часом фахівці НТК ЯПЦ завершують роботи з попереднього обґрунтування для енергоблока №4 ВП РАЕС. Попереду ще роботи для одного енергоблока ВП ПАЕС та двох енергоблоків ВП ХАЕС.

У першій половині 2023 року на промисловий майданчик Рівненської АЕС прибули чергові партії паливних збірок виробництва шведського відділення компанії Westinghouse, де фахівці здійснили їх приймання та вхідний контроль. Всі паливні збірки вдало пройшли вхідний контроль.

Як відомо, процедура приймання та вхідного контролю свіжих паливних збірок включає в себе розпакування контейнерів, контроль вивантаження збірок, перевірку геометричних розмірів збірок та повисотного розміщення твелів, візуальний контроль твелів, дистанціонуючих решіток, хвостовика і головки кожної збірки на відсутність механічних подряпин, пошкоджень, дефектів та сторонніх предметів з можливістю додаткового контролю комірок дистанціонуючих решіток і вимірювання параметрів, які гарантують безпечну експлуатацію паливних збірок та подальший контроль переміщення збірок до чохлів зберігання палива (послідовність наведено на рисунках). Після цього в чохлах проводиться контроль прохідності направляючих каналів паливних збірок.

На основі такої ретельної перевірки при вхідному контролі ядерного палива, у фахівців ВП РАЕС та НТК ЯПЦ не виникало питань щодо якості продукції компанії Westinghouse. Все паливо, яке було транспортовано до ВП РАЕС, пройшло процедуру вхідного контролю та чекає свою чергу для завантаження в активну зону реактора.

У цьому році фахівці НТК ЯПЦ взяли участь у перевантаженні (вивантаженні/завантаженні) активної зони енергоблока №3 ВП РАЕС. В процесі перевантаження до активної зони енергоблока було завантажено другу повну перевантажувальну партію (42 од.) ТВЗ-WR виробництва компанії Westinghouse.

Спеціалісти НТК ЯПЦ покроково відстежували

операції перевантаження згідно з рекомендованими послідовностями та відзначили, що послідовний перехід на паливо компанії Westinghouse призвів до зменшення зусиль затирання при переміщенні палива. Справа в тому, що ТВЗ, маючи габаритні розміри по довжині більше 4500 мм а розмір «під ключ» 235 мм, завантажуються в актину зону реактора з шагом, що гарантує між касетний зазор всього ~1 мм. Тобто, зусилля їх взаємодії при вертикальному переміщенні є ключовим моментом, що характеризує стан змішаної активної зони (ТВЗА (виробництва РФ) + ТВЗ-WR) та підтверджує правильність її проєктування при обґрунтуванні впровадження ТВЗ-WR на РАЕС-3. Перевантаження активної зони блоку №3 РАЕС було проведено успішно, без будь-яких неочікуваних ускладнень та проблем.

Цього року фахівці НТК ЯПЦ також взяли участь у перевантаженні активної зони енергоблоків №2 і №3 ВП ПАЕС. Фахівці приділяли особливу увагу зусиллям та швидкості вивантаження ТВЗ. Крім того, контролювали цілісність елементів конструкції ТВЗ та їх проєктне положення, аномальні прояви корозії. Таку особливу увагу обумовлено тим, що на ПАЕС-2 та ПАЕС-3, разом з ТВЗ-WR, проводиться довикористання немодифікованої (незміцненої) конструкції ТВЗ-W, яка була розроблена для змішаного завантаження з ТВЗМ (виробництва РФ). У ППР-2012 ТВЗ цієї конструкції зазнали пошкоджень при завантаженні змішаної активної зони з ТВЗА (виробництва РФ). Паливні касети ТВЗ-W не використовувались для підживлення активної зони, тому що РФ почала поставляти на АЕС України замість ТВЗМ модифіковану ТВЗА, яка мала більш жорстку конструкцію. Можливість довикористання ТВЗ-W з’явилась після повного переходу від ТВЗ виробництво РФ до ТВЗ-WR. Перевантаження активної зони блоку №2 та №3 ПАЕС, до складу якої входять ТВЗ-WR та ТВЗ-W, було проведено успішно, без будь-яких неочікуваних ускладнень та проблем. На думку фахівців це свідчить про належну якість палива, правильність запропонованої послідовності завантаження та відповідний професіоналізм відповідального персоналу АЕС.

Підсумовуючи викладене, починаючи з 2005 року, фахівці НТК ЯПЦ ННЦ ХФТІ беруть участь у всіх роботах «життєвого» циклу ядерного палива компанії Westinghouse для українських реакторів ВВЕР-1000 – від приймання свіжого палива на майданчиках АЕС до обстеження його стану після четвертого року експлуатації. Після повномасштабного вторгнення рф, кількість роботи зросла. Досвід, отриманий фахівцями, став в нагоді для великої кількості наукових та інженерних робіт, що проводить ННЦ ХФТІ НАНУ для НАЕК «Енергоатом» і його відокремлених підрозділів. Насамперед, це роботи з проєктування, розробки та виготовлення ПС СУЗ виробництва підприємств України для реакторів ВВЕР-1000 і проведення досліджень в обґрунтування довготривалого (до 50 років) зберігання ВЯП ВВЕР в «сухих» сховищах.

За матеріалами НТК ЯПЦ ННЦ ХФТІ НАН України