Україна на конференції з палива для ВВЕР: диверсифікація ПС СУЗ, моделювання активної зони та безпечне зберігання ВЯП
14-19 вересня 2025 року міжнародна конференція з палива LWR, організована Інститутом ядерних досліджень та ядерної енергетики Болгарської академії наук (INRNE-BAS) за підтримки Framatome, Westinghouse, Studsvik та АЕС Козлодуй, зібрала провідних науковців, експлуатантів і розробників для обговорення характеристик, моделювання та безпеки ядерного палива.
Українські організації представили п’ять робіт, що підтверджують курс на імпортозаміщення: альтернативні ПС СУЗ і локалізовані елементи активної зони для ВВЕР-440, нові нейтронопоглинаючі матеріали та методику прогнозування цілісності оболонок під час сухого зберігання, а також інструмент ARCS для оперативного моделювання стану активної зони ВВЕР-1000.
Такий пакет рішень зменшує залежність від рф і підсилює довгострокову безпеку поводження з ВЯП. Паралельно Westinghouse і Framatome презентували нові рішення для ВВЕР-440/1000 (зокрема NOVA E-6 і решітки наступного покоління) з орієнтиром на повну готовність і перші дозавантаження у 2028–2030 роках.
Попри те, що в назві конференції «1st International Conference on LWR Fuel Performance, Modelling and Experimental Support» зазначено «перша», вона фактично продовжує традицію тринадцяти попередніх форумів із палива для ВВЕР, що проводились з 1994 по 2019 рр. за підтримки інших компаній.
Конференція стала майданчиком для обміну знаннями про характеристики та моделювання палива, поєднавши академічні дослідження, промисловість та досвід експлуатації. Науковці, експерти АЕС, проєктувальники реакторів, представники регулюючих органів та постачальники обговорили останні досягнення у сфері паливних технологій для LWR.
Програма конференції містила декілька секцій, основними з яких були:
- характеристики палива та досвід експлуатації;
- вдосконалення конструкції та умов експлуатації палива;
- моделювання палива та експериментальне забезпечення;
- безпека палива та контроль якості;
- ефективність та управління відпрацьованим паливом.
У презентації «Studying the Integrity of SNF Rod Cladding at Various Stages of Dry Storage Technology Implementation» Михайло Трет’яков, який взяв участь у конференції за прогромаю мобільності NURECAB, представив методологію прогнозування поведінки оболонок паливних стрижнів відпрацьованого ядерного палива зі сплавів Е110 (ТВЗМ/А) та ZIRLO (ТВЗ-W/WR) при термічних впливах у процесі реалізації технології сухого зберігання. Запропонований у роботі розрахунковий підхід базується на результатах лабораторних імітаційних випробувань і застосовуватися для обґрунтування збереження цілісності оболонок паливних стрижнів у будь-яких інших сухих сховищах, де зберігається або планується зберігати паливо зі сплавами Е110 або ZIRLO.
Незважаючи на те, що з початку повномасштабного вторгнення російське паливо з оболонками зі сплаву Е110 (ТВЗМ/А) більше не постачається на АЕС України, велика кількість таких відпрацьованих ТВЗ вимагає обґрунтування безпеки тривалого зберігання. Запропонований підхід уже застосовано для обґрунтування збереження цілісності оболонок при впровадженні технології сухого зберігання ВЯП в ССВЯП на ВП ЗАЕС.
Роман Глушенков у доповіді «Spent Nuclear Fuel Management of Ukrainian Nuclear Operator» показав поточну схему поводження з відпрацьованим ядерним паливом в Україні, яка орієнтована на відкладене рішення (тимчасове сухе зберігання), спрямоване на довгострокове зберігання в межах країни. Наразі довгострокове зберігання відбувається на двох майданчиках: Сухе сховище відпрацьованого ядерного палива (ССВЯП) на майданчику ЗАЕС та Централізоване сховище відпрацьованого ядерного палива (ЦСВЯП) в Чорнобильській зоні відчуження, яке приймає відпрацьоване ядерне паливо з Рівненської, Хмельницької та Південноукраїнської АЕС. Своєчасний запуск ЦСВЯП зменшив історичну залежність від росії у зберіганні ВТВЗ.
Павло Бізюк у доповіді «Modelling of Power Distribution Control Processes in The Cores of VVER-1000 Reactors Using ANC-H Reactor Core Simulator Program (ARCS)» представив створену ним програму для оперативного моделювання та прогнозування стану активної зони, потреба в якій виникла через часті швидкі розвантаження енергоблоків унаслідок обстрілів критичної інфраструктури рф. Для цього розроблено графічний інструмент ARCS (ANC-H Reactor Core Simulator) на базі коду ANC-H. У доповіді зроблено висновок, що програма ARCS може використовуватися для обчислювального прогнозу стану активних зон ВВЕР-1000 як виключно із ТВЗ виробництва ВАТ «ТВЕЛ», так і для змішаних зон, а також зон виключно з ТВЗ виробництва компанії «Westinghouse».
Загалом можна зробити висновок, що представлені українськими фахівцями роботи спрямовані на заміну елементів активної зони, програмного забезпечення та послуг, які раніше забезпечувала рф, на вітчизняні рішення.
У своїх доповідях представники компанії Westinghouse окреслили подальші шляхи розвитку дизайну ТВЗ що вже експлуатуються у ВВЕР-1000 та ВВЕР-440. У доповіді «Mitigation of Local Power Peaking by Introducing Hf Spacer Pins in the VVER-440 Follower Fuel Assembly» продемонстровано особливості нової паливної касети NOVA E-6 (АРК): для зменшення піків потужності в сусідніх робочих касетах пропонується додати у верхній частині периферійних паливних стрижнів касети АРК елемент, що поглинає нейтрони, у вигляді прутка гафнію (Hf).
Подальше вдосконалення продукції для ринку ВВЕР-1000 з урахуванням пропозицій замовників щодо потенційних покращень конструкції є частиною довгострокової стратегії Westinghouse. Із 2020 року Westinghouse реалізує дослідницький проєкт зі створення решітки наступного покоління для сімейства ТВЗ ВВЕР-1000 із покращеними нейтронними, механічними та теплогідравлічними властивостями; для підвищення нейтронної економії передбачено використання решіток на основі цирконієвого сплаву.
Найбільшу кількість доповідей – понад 20 – представили фахівці Framatome. Компані оприлюднила результати випробувань цирконієвих сплавів власної розробки (M5Framatome, Q12) і проміжні результати дослідної експлуатації палива, стійкого до аварій (ATF). Водночас найбільший інтерес учасників конференції – представників АЕС та розробників ядерного палива – викликали роботи, де Framatome показала власні розробки паливних збірок для ВВЕР-440 і ВВЕР-1000. Розробку тепловиділяючих збірок для ВВЕР-1000 Framatome розпочала у 2019 році, а у 2024 році стартувала розробка ТВЗ для ВВЕР-440. З презентацій випливає, що повна готовність ТВЗ для ВВЕР-1000 очікується не раніше 2028 року, а дозавантаження активних зон свіжим паливом плануються на 2030 рік.
Після завершення конференції всі доповідачі отримали від директора Інституту ядерних досліджень та ядерної енергетики Болгарської академії наук (INRNE-BAS) професора, доктора Димитара Тонева сертифікати учасника конференції.