Pierwsza seryjna partia paliwa MOX załadowana do reaktora prędkiego BN-800

Blok nr 4 w rosyjskiej elektrowni jądrowej Białojarsk zlokalizowanej w pobliżu Jekaterynburga w obwodzie swierdłowskim uruchomiono ponownie po załadowaniu pierwszej seryjnej partii mieszanego paliwa plutonowo-uranowego (MOX). Do 2021 r. reaktor BN-800 pracujący na neutronach prędkich i chłodzony sodem powinien działać z całym rdzeniem wypełnionym zestawami paliwowymi MOX.

Rdzeń reaktora BN-800, pracującego w bloku Białojarsk 4, był początkowo rdzeniem hybrydowym składającym się zarówno z paliwa uranowego, jak i MOX. Zestawy paliwowe zawierające tlenek uranu wzbogaconego w izotop U-235 zostały wyprodukowane przez zakłady Elemasz w Elekrostalu, pod Moskwą, będące głównym zakładem produkcyjnym rosyjskiego koncernu paliwowego TVEL. Eksperymentalne zestawy paliwowe MOX wyprodukowano w Instytucie Badawczym Reaktorów Jądrowych w Dymitrowgrodzie w obwodzie uljanowskim.

Obecnie w rdzeniu reaktora znajduje się 18 zestawów paliwowych MOX wyprodukowanych przez zakłady Горно-химический комбинат (Mining and Chemical Combine - MCC) w Żeleznogorsku w Kraju Krasnojarskim. Linia produkcyjna - znajdująca się w kopalni 200 metrów pod ziemią - została zbudowana w ramach rosyjskiego projektu "Proryv" (Przełom), utworzenia zamkniętego jądrowego cyklu paliwowego. Ostatecznym celem tego projektu jest wyeliminowanie wytwarzania odpadów promieniotwórczych przez energetykę jądrową. W sierpniu 2015 r. obiekt zakończył testy montażu pierwszych zestawów paliwa jądrowego dla reaktora BN-800. Seryjną produkcję paliwa MOX rozpoczęto w MCC pod koniec 2018 r. Podstawową technologię produkcji pastylek (pellets) paliwowych MOX opracowano w Instytucie Badawczym Materiałów Nieorganicznych Boczwar - spółce zależnej koncernu TVEL. Granulki paliwa są wytwarzane z mieszaniny tlenków zubożonego uranu zgromadzonych w obiektach TVEL jako odpad z procesu wzbogacania uranu oraz tlenków plutonu ekstrahowanych podczas przerobu wypalonego paliwa jądrowego.

Operator instalacji koncern Rosenergoatom wraz z TVEL planują w trakcie bieżącego roku załadować kolejną partię 180 zestawów paliwowych MOX do rdzenia reaktora BN-800. Rosyjska państwowa korporacja jądrowa Rosatom oświadczyła, że zobowiązuje się do zastąpienia paliwem MOX wszystkich pozostałych zestawów paliwowych opartych na uranie do końca 2021 r. "W ten sposób, po raz pierwszy w historii Rosji, reaktor na neutronach prędkich rozpocznie pracę wykorzystując wyłącznie paliwo MOX "- powiedział rzecznik Rosatomu.

"Strategia Rosatomu ukierunkowana jest na dwuskładnikowym systemie energetyki jądrowej z reaktorami pracującymi zarówno na neutronach termicznych jak i prędkich oraz zamknięciu jądrowego cyklu paliwowego, co rozwiązałoby wiele bardzo ważnych problemów" - powiedział Witalij Chadejew, wiceprezes ds. rozwoju technologii zamkniętego jądrowego cyklu paliwowego w TVEL. "Po pierwsze, gwałtownie zwiększyłaby się ilość paliwa dla elektrowni jądrowych. Po drugie, umożliwiłoby to recykling zużytego paliwa jądrowego zamiast jego magazynowania. Po trzecie, można będzie ponownie wykorzystać zgromadzone zapasy sześciofluorku zubożonego uranu oraz plutonu".

Reaktor BN-800 po raz pierwszy został uruchomiony w czerwcu 2014 r., i pod koniec tamtego roku planowano komercyjną eksploatację bloku jądrowego nr 4. Jednak w grudniu 2014 r. operator Rosenergoatom ogłosił, że najpierw będzie rozwijane paliwo jądrowe dla tej jednostki i włączono ją do sieci dopiero 10 grudnia 2015 r. Reaktor o mocy 789 MWe rozpoczął działalność komercyjną w dniu 31 października 2016 r.

W EJ Białojarsk od kwietnia 1980 r. pracuje drugi reaktor prędki chłodzony sodem BN-600 o mocy 560 MWe, który był prototypem dla większej jednostki BN-800 i ma pracować jeszcze do roku 2025. Obecnie trwają prace koncepcyjne nad rozbudową elektrowni o kolejny reaktor prędki BN-1200.

Reaktory prędkie na paliwo MOX, znacznie zwiększają efektywność jądrowego cyklu paliwowego i są ważnym elementem długoterminowych planów Rosji w dziedzinie energetyki jądrowej. Oprócz reaktorów chłodzonych sodem serii BN planowana jest budowa innych reaktorów prędkich: SVBR-100 w Dymitrowgrodzie (chłodzony eutektyką ołów-bizmut), BREST-300 w Sewiersku (chłodzony ołowiem) i MBIR-150 w Dymitrowgrodzie (chłodzony sodem lub innym chłodziwem).