2016 年，乏核燃料 (SNF) 容器開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的兩位領(lǐng)先研究人員Fromzel V.N.和Shleifer V.A. 在"二十一原子戰略"雜志中發(fā)表文章"核工業(yè)被容器放慢速度"，詳細討論了俄羅斯使用動(dòng)力反應堆乏燃料兩用集裝箱的困難局面以及擺脫這種局面的可能出路。此時(shí)，Rosatom國營(yíng)公司已經(jīng)決定在國家單一企業(yè)“采礦和化學(xué)聯(lián)合企業(yè)”集中長(cháng)期儲存設施的基礎上，通過(guò)VVER-1000和RBMK-1000反應堆機組組織儲存俄羅斯核電站的乏燃料。指定綜合體的調試，加上決定延長(cháng) VVER-1000 反應堆“濕”乏核燃料集中存儲設施的運行，它為俄羅斯核電廠(chǎng)提供了集中乏核燃料存儲系統，直到 2045 年。RT-1 工廠(chǎng)的現代化使得回收俄羅斯和外國核電廠(chǎng)的VVER-440乏燃料組件以及VVER-1000的乏燃料組件(自2017年起)成為可能。Fromzel V.N.和Shleifer V.A.所述事態(tài)的主要原因是國內對VVER反應堆SFAS的兩用(運輸和儲存)容器缺乏需求。
隨著(zhù)俄羅斯國家原子能公司在國外啟動(dòng)采用VVER-1200/1300反應堆的大型新核電站建設以及俄羅斯和白俄羅斯此類(lèi)核電站開(kāi)始運行，情況發(fā)生了巨大變化。如果俄羅斯列寧格勒核電站-2和新沃羅涅日核電站-2以及白俄羅斯核電站首先需要一個(gè)運輸集裝箱，那么對于沒(méi)有直接鐵路連接和/或專(zhuān)注于長(cháng)期運輸的外國核電站-乏燃料的現場(chǎng)儲存，對兩用運輸包裝裝置(TUK)的要求成為核電站建設項目的一個(gè)組成部分。
早在 2011 年，“庫爾恰托夫研究所”研究中心就制定了 VVER-TOI 核電站雙用途燃料包的要求。這些要求歸結為保持 TUK-13 的尺寸(由于動(dòng)力裝置元件的建筑結構造成的限制)，同時(shí)將乏燃料組件的容量增加到 18 個(gè)，并提高乏燃料組件的燃耗特性(最多高達 70 MW day/kgU)和余熱釋放(每個(gè)乏燃料組件高達 2.2 kW)。這已經(jīng)成為國內設計機構面臨的嚴峻挑戰。到2018年初，共有三種TUK設計已達到原型階段：TUK-141O(由JSC“核容器工程中心”、JSC"ITSAK" 開(kāi)發(fā))、TUK-137D(由俄羅斯聯(lián)邦核中心–全俄實(shí)驗物理科學(xué)研究所開(kāi)發(fā))，TUK-151(由伊佐爾斯基工廠(chǎng)開(kāi)發(fā))。請注意，所有這些作為兩用包開(kāi)發(fā)的 TUK 實(shí)際上都是運輸包，因為沒(méi)有相應的安全理由來(lái)評估在容器儲存點(diǎn)的外部影響下儲存乏燃料組件的行為。
2013年至2018年期間。生產(chǎn)了一臺 TUK-141O(用于VVER-1000反應堆燃料組件)和兩臺 TUK-140(用于VVER-440反應堆乏燃料組件)。所有容器均采用德國球墨鑄鐵(球墨鑄鐵)改性高強度鑄鐵坯體制造。在俄羅斯，可拆卸部件(箱)已制造完畢，包裝和總裝也已完成。俄羅斯沒(méi)有進(jìn)行深鉆和中子防護供應作業(yè)。確實(shí)，他們能夠在 Energotex JSC 企業(yè)對 TUK-140 外殼進(jìn)行“精加工”機械加工，并在球墨鑄鐵外殼上涂上內部防腐涂層。有趣的是，這些運輸型TUK實(shí)際上是根據德國的經(jīng)驗設計的，而在世界范圍內，TUK的演變卻是相反的——兩用型TUK是由運輸型TUK創(chuàng )建的。將 TUK 升級為雙用途設計的任務(wù)是通過(guò)增加容量和優(yōu)化(降低成本)設計來(lái)解決的。最明顯的設計決策是使用氦氣作為冷卻劑(同時(shí)增加容量)和針對大批量生產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化的鑄造體。這些解決方案尚未在俄羅斯一次性、小規模的運輸 TUK 供應任務(wù)中扎根。國內工業(yè)在沒(méi)有內部批量訂單的情況下，無(wú)法解決組織生產(chǎn)TUK-141O/Castor 1000型鑄造容器體的問(wèn)題(鑄造球墨鑄鐵體所需的液態(tài)金屬質(zhì)量約為140噸)，當時(shí)沒(méi)有重大的投資成本，而且投資沒(méi)有意義，因為預計不會(huì )有連續訂單。我不得不走另一條路。
自2013年起，在技術(shù)規范制定和包裝安全審查方面擁有豐富經(jīng)驗的行業(yè)企業(yè)——FSUE RFNC-VNIIEF，承擔起了主動(dòng)開(kāi)發(fā)兩用技術(shù)規范包的艱巨任務(wù)。與此同時(shí)，主要目標之一是組織完全獨立于進(jìn)口的生產(chǎn)。該開(kāi)發(fā)產(chǎn)品被稱(chēng)為“TUK 137 系列”;外殼結構由 12Х18Н10Т 和 09Г2С 鋼制成。我們稍后會(huì )向您詳細介紹所取得的成果以及未來(lái)的計劃。請注意，這種開(kāi)發(fā)確實(shí)有一個(gè)重要的優(yōu)勢-設計可以說(shuō)是針對小規模生產(chǎn)進(jìn)行了優(yōu)化。
目前，兩家俄羅斯企業(yè)(JSC Energotex和JSC Ruspolimet)已經(jīng)掌握了TUK 137系列的生產(chǎn)。
另一項有趣的創(chuàng )新開(kāi)發(fā)是 TUK-151，其主體由 09Н2МФБА-А鋼制成。成套設計的證書(shū)許可規定了非常先進(jìn)的特性(總熱量釋放高達 36 kW，燃耗高達 70 MW day/tU，容量為 18 個(gè) VVER-1000/1200 乏燃料組件)。然而，TUK-151沒(méi)有通過(guò)任何測試，雙重用途(以及其他國內發(fā)展)由開(kāi)發(fā)商宣布，但沒(méi)有根據NP-039-22關(guān)于包裝設計(OBKU)安全性的報告確認。TUK-151 的文件和反應堆系統的要求尚未與 JSC Atomenergoproekt(莫斯科、圣彼得堡、下諾夫哥羅德)的設計機構達成一致。將這種容器引入核電站設計文件的問(wèn)題尚未解決。根據我們的經(jīng)驗，這是一項比為 TUK 本身開(kāi)發(fā)技術(shù)項目更加耗費人力的任務(wù)。
幾乎所有配備 VVER 反應堆的新核電站的客戶(hù)都在考慮在廠(chǎng)址長(cháng)期儲存乏燃料的可能性。如果Rosatom國營(yíng)公司不及時(shí)開(kāi)發(fā)出有競爭力的乏燃料長(cháng)期儲存系統解決方案來(lái)支持新的建設項目，那么運營(yíng)組織很可能會(huì )購買(mǎi)外國解決方案并就進(jìn)口乏燃料進(jìn)行后處理進(jìn)行談判，以及確保俄羅斯乏燃料后處理廠(chǎng)與外國TUK的技術(shù)對接將非常困難
。俄羅斯國家原子能公司的管理層完全理解這項任務(wù)的重要性。重要的是，該項目是Techsnabexport JSC為外國客戶(hù)推廣的“平衡核燃料循環(huán)”產(chǎn)品線(xiàn)投資的一部分，旨在最充分地滿(mǎn)足外國客戶(hù)對乏燃料處理解決方案的需求。商業(yè)核電站，以及俄羅斯核燃料循環(huán)企業(yè)在兩部分核能系統中的基礎設施的優(yōu)化開(kāi)發(fā)和裝載。“平衡乏核燃料”是國外核電站乏燃料管理的新一代概念，包括乏燃料后處理和高放廢物分餾和短壽命Cs-Sr餾分的釋放，需要埋藏在深層地質(zhì)構造中。在這種情況下，無(wú)論客戶(hù)所在國家/地區采用的乏核燃料管理初始概念如何，都需要長(cháng)期存儲乏核燃料或高放廢物。
