一、測試背景與目標
全球核電站運營(yíng)長(cháng)期受困于燃料更換周期短、成本高昂等問(wèn)題。傳統核燃料濃縮度多在 3% - 4.95%區間，這使得機組需頻繁停機加注燃料，造成電力中斷、運維成本飆升。俄羅斯國家原子能公司直擊痛點(diǎn)，力求以新型核燃料打破僵局，開(kāi)啟核電高效運營(yíng)新篇章。
此次測試選定季米特洛夫格勒核反應堆研究所的 MIR.M1 研究反應堆作為試驗場(chǎng)。這座 1967 年啟用的反應堆，采用鈹慢化劑和反射器的通道型構造，配備不同冷卻劑的回路設施，為精準測試提供了穩定環(huán)境，是驗證高濃縮核燃料的理想平臺。
二、燃料組件與制造
公司燃料部門(mén) TVEL 擔綱重任，制造了 12 個(gè) VVER - 1000 尺寸的燃料元件。其基質(zhì)為創(chuàng )新性的鈾 - 鉺混合物，這一突破是在汲取為 RBMK 型反應堆制造鈾 - 鉺燃料經(jīng)驗的基礎上達成的，也是首次將該 VVER 燃料混合物植入反應堆測試。
每個(gè)燃料元件都歷經(jīng)精密設計與嚴格工藝把控。從鈾礦選取、精煉到與鉺精準配比，再到成型加工，各環(huán)節遵循嚴苛的核安全標準。鈾作為核燃料的核心能量源，其濃縮度的精準調配至關(guān)重要;鉺作為中子吸收劑，其均勻分布與有效作用是保障反應堆穩定運行的關(guān)鍵，二者協(xié)同構建起燃料元件的高效能內核。
三、中子吸收劑優(yōu)勢
在核反應堆運行原理中，中子吸收劑扮演關(guān)鍵角色，用以補償反應堆堆芯的反應性。相較于 VVER 反應堆傳統的吸收劑釓，鉺展現出卓越適配性。
在高濃縮(高于 5%)且長(cháng)燃料周期(超 18 個(gè)月)的嚴苛運行條件下，鉺的原子結構使其能夠更高效地捕捉中子。它憑借獨特的中子吸收截面特性，精準調控堆芯內的中子通量，確保核反應平穩、持續推進(jìn)，為延長(cháng)燃料更換周期、提升反應堆性能筑牢根基。
四、經(jīng)濟效益
1. 延長(cháng)燃料更換周期：
新型核燃料有望將現有的 12 - 18 個(gè)月燃料更換周期顯著(zhù)拉長(cháng)至 24 個(gè)月。這意味著(zhù)核電站機組停機次數大幅減少，電力供應穩定性飆升。以一座百萬(wàn)千瓦級核電站為例，每次停機損失電量可達數千萬(wàn)度，減少停機不僅挽回巨額電費損失，還降低了設備頻繁啟停帶來(lái)的損耗風(fēng)險，減少維修頻次與成本。
2. 優(yōu)化燃料組件使用：
減少每次重新裝載批次中的新燃料組件數量，也為經(jīng)濟效益添磚加瓦。燃料組件從生產(chǎn)到投入使用，需歷經(jīng)鈾礦開(kāi)采、提煉、加工、運輸等諸多環(huán)節，每一步都伴隨著(zhù)高額成本。削減新燃料組件用量，能從源頭上削減開(kāi)支，讓核電運營(yíng)成本曲線(xiàn)持續下行。
TVEL 研發(fā)副總裁亞歷山大·烏格里莫夫表示：將鈾濃縮度提高到 6%，并長(cháng)期邁向 7% - 8%，已是全球核電領(lǐng)域的大勢所趨。過(guò)往，行業(yè)多聚焦新設計與燃料組件改良，旨在擴充燃料元件富集鈾體積、提升單組件能量產(chǎn)出。如今，產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)鍵節點(diǎn)，要實(shí)現核電站性能的進(jìn)階，突破 5%濃縮度閾值勢在必行。”
現代 VVER 反應堆堆芯含 163 個(gè)燃料組件，單個(gè)組件鈾含量超 500 公斤，看似微小的 1%濃縮度提升，實(shí)則能撬動(dòng)巨大的能量釋放與經(jīng)濟效益，為全球核電產(chǎn)業(yè)可持續發(fā)展注入強勁動(dòng)力。
當下 MIR.M1 研究反應堆中的試驗，是俄羅斯核電技術(shù)邁向新紀元的關(guān)鍵一步。試驗結果將精準指引 VVER 反應堆鈾 - 鉺燃料后續開(kāi)發(fā)路徑，為俄羅斯自主設計核電站大規模應用筑牢技術(shù)根基。
