Лаборатория проектирования ядерного топлива

Основные виды деятельности:

• проектирование топлива и элементов активной зоны реакторов (твэлов, ПЭЛ, ТВС, ПС СУЗ);
• проектирование элементов компенсации избыточной реактивности загрузок отработавшего топлива в вентилируемых контейнерах хранения СХОЯТ ЗАЭС (ПЭЛ и поглощающие вставки);
• проектирование топлива, разработка и изготовление твэлов и ТВС для подкритической сборки ядерной установки «Источник нейтронов»;
• механический, теплофизический и теплогидравлический анализ поведения твэлов, ПЭЛ, ТВС в стационарных и переходных режимах эксплуатации смешанных загрузок а. з. реакторов типа ВВЭР и загрузок отработавшего топлива в ВКХ СХОЯТ с поглощающими вставками;
• Расширение опытно-промышленной эксплуатации топливных сборок компании «Вестингауз» на шесть реакторных энергоблоков Украины (два на ЮУ АЭС и четыре на ЗАЭС) с выполнением следующего объема работ:
• разработка и выполнение программ осмотра, измерений, контрольных проверок и испытаний свежих и отработавших ТВС топлива альтернативного поставщика - компании «Вестингауз», участие в приемке топлива компании «Вестингауз», в проведении загрузки ТВС в а.з. и последующих перегрузках активных зон в течение 4-х летней кампании эксплуатации ТВС в реакторах ВВЭР-1000 на 2-х энергоблоках Южно-Украинской АЭС (№2-и №3) и на 4-х энергоблоках Запорожской АЭС (№№ 1,3,4,5);
• оформление ежегодных отчетов о результатах опытно-промышленной эксплуатации ТВС кампании «Вестингауз» в активной зоне 2-го и 3-го энергоблоков Южно-Украинской АЭС и в активной зоне 4-х энергоблоков Запорожской АЭС (1-м, 3-м, 4-м и 5-м);
• разработка и проведение сравнительного анализа новых и используемых аттестованных расчетных кодов для проектирования и анализа безопасной эксплуатации элементов АЗ реакторов;
• участие в анализе, исследованиях и выработке рекомендаций в решении материаловедческих вопросов, возникающих в течение проектирования, опытной, опытно-промышленной и промышленной эксплуатации новых видов изделий а. з. ядерных установок (ТВС, ПС СУЗ, ПВ, твэлов, пэлов);
• курирование системы менеджмента качества НТК ЯТЦ ННЦ ХФТИ; поддержание СМК в актуализированном состоянии на современном уровне. В 2017 г. СМК НТК ННЦ ХФТИ приведена в соответствие с новой версией стандарта ISO 9001-2015 и в 2018 г прошла сертификационный аудит TUV Reinland по новому стандарту, два аудита заказчиков: аудит «НАЭК «Энергоатом» и аудит компании «Вестингауз». Аудитами компаний-заказчиков подтвержден статус «квалифицированного поставщика» НТК ЯТЦ для этих 2-х компаний;
• нормативно-техническое сопровождение НИР и хоздоговорных работ научно-исследовательского сектора «Разработка и испытания ядерных и конструкционных материалов» НТК ЯТЦ;
• ведущие специалисты лаборатории участвуют в обучении специалистов АЭС Украины и представителей организаций атомной отрасли Казахстана по вопросам проектирования ЯУ;
• в рамках проекта УНТЦ в 2015 г. разработан технический проект тепловыделяющей сборки ТВС-Х для подкритической сборки установки «Источник нейтронов на основе подкритической сборки, управляемой ускорителем электронов». Изготовлена в НТК ЯТЦ ННЦ ХФТИ опытная ТВС-Х для проведения испытаний в составе активной зоны исследовательского реактора ВВР-М в институте ядерных исследований (ИЯИ) г. Киев.

Образцы продукции

• Технические условия на упрочненную ТВС компании «Вестингауз» для реактора ВВЭР-1000, WEC- RWFA-001 (T) ред. 7, март 2017.
• Подтверждение выполнимости проектных критериев для 30-й топливной загрузки энергоблока №1 ЗАЭС, отчет № 312-3-508 редакция 0, действительна с октября 2018 г.
• Результаты опытно-промышленной эксплуатации ТВС компании "Вестингауз" в 27‑й топливной кампании блока №3 ЮУАЭС. Отчет №12-3-498, редакция 0. Действительна с сентября 2018 г.
• Одержано патент на корисну модель №563916 від 25.10.2010 р.«Поглинаючий нейтрони елемент» Зареєстровано в Державному реєстрі патентів України на корисні моделі
• Выпущены Технические условия «Вставка поглощающая ВКХ СХОЯТ» ТУ У 29.2-2644970-008:2016/12-1-005.00 ТУ. 2017 г.
• За период 2016 -2018 г. г. специалисты лаборатории разработали два стандарта предприятия в области сварки топливных и поглощающих сборок исследовательских и энергетических ЯУ: «Соединения сварные для тепловыделяющих и поглощающих элементов энергетических и исследовательских ядерных установок. Общие технические требования. Правила приемки и контроля качества». СТП ННЦ ХФТИ 073:2018; «Установки ядерные. Активные зоны. Соединения сварные. Правила проектирования и организации производства СТП ННЦ ХФТИ 079:2018».

Организации-заказчики работ:

• ГП НАЭК "Энергоатом" (в том числе: ОП ЗАЭС, ОП ЮУ АЭС, ОП «Атомэнергомаш»);
• НАН Украины;
• Министерство энергетики и угольной промышленности Украины;
• ГИЯРУ;
• УНТЦ;
• PNNL;
• Компания «Вестингауз»

Проекты, в которых участвовала (участвует) ЛПЯТ

• Проект квалификации ядерного топлива для Украины (1999 – 2015 г.г.);
• Расширение опытно-промышленной эксплуатации топливных сборок компании «Вестингауз» на шесть реакторных энергоблоков Украины (два на ЮУ АЭС и четыре на ЗАЭС);
• Разработка концептуального проекта нейтронного источника на основе ускорителя электронов и подкритической сборки с топливом пониженного обогащения;
• Технический проект Поглощающей вставки (ПВ) для вентилируемого контейнера хранения (ВКХ) сухого хранилища отработавшего ядерного топлива (СХОЯТ) ЗАЭС.2005-2008 г. г.;
• Изготовление опытных и промышленных партий ПЭЛ для ПВ ВКХ СХОЯТ ЗАЭС, с 2007 по настоящее время изготовлено ~10 000 ПЭЛ (для 555 ПВ);
• Разработка технологии и проекта участка для изготовления ПЭЛ ПВ ВКХ СХОЯТ и ПЭЛ ПС СУЗ ВВЭР-1000 на ОП «Атомэнергомаш» НАЭК «Энергоатом», с 2010 г. по настоящее время;
• Разработка поглощающих материалов и конструкций ПЭЛ для усовершенствованных ПС СУЗ с комбинированными поглотителями В4С +гафний, В4С + гафнат диспрозия;
• Разработка усовершенствованных топливных материалов, твэлов, пэлов и их сборок для энергетических и исследовательских ядерных установок;
• Технический проект ПС СУЗ ВВЭР-1000.

Связь НТК ЯТЦ С НТУ ХПИ

В 2000 г по взаимному решению Ректора НТУ ХПИ Товажнянского Л.Л., Генерального директора ННЦ ХФТИ Лапшина В.И. и при содействии DOE USA был образован филиал кафедры Парогенераторостроения (ПГС) при ННЦ ХФТИ в интересах НТК ЯТЦ. НТК ЯТЦ ННЦ ХФТИ подготовил Программу чтения лекций и выделил для ведения курсов: «Физика реакторов», «Топливо и твэлы ЯЭУ», «Системы управления ЯЭУ», «Безопасность эксплуатации ЯЭУ» шесть преподавателей на уровне ведущих специалистов.

В течение 2000–2015 г. г. НТК ЯТЦ ННЦ ХФТИ обеспечивал на филиале кафедры ПГС при ХФТИ чтение лекций, руководство преддипломной практикой и дипломным проектированием на базе НТК ЯТЦ ННЦ ХФТИ. За этот период подготовлено около 100 бакалавров, специалистов и магистров по направлению: проектирование топливных и поглощающих элементов и их сборок для активных зон реакторов водо-водяного типа (ВВЭР). 12 специалистов-выпускников филиала кафедры разных лет выпуска в настоящее время являются сотрудниками ННЦ ХФТИ, 10 из них трудятся в НТК ЯТЦ. Среди них: главный инженер НТК ЯТЦ, два аспиранта, инженеры-исследователи и научные сотрудники. Многие из выпускников филиала кафедры работают на предприятиях Украины (ЗАЭС, ЮУ АЭС, ХИЭП).

Входной контроль перегрузочной партии 42 ТВСW

Завод по производству ТВСW в Швеции	Проверка ТВСW после транспортировки
Проведение радиационного контроля	Установка стабилизирующих растяжек (штанг) к опорной раме ТВС и фиксирование опорной рамы с ТВСW в вертикальном положении
Контроль наличия контровки на болтах крепящих направляющие каналы к хвостовику ТВСW	Визуальный контроль разновысотности твэлов
Установка ТВС-W в стапель и проведение контрольных операций по проверке формы ТВСW	Проверка сборки твэлов свежей ТВСW по уровню нижних наконечников

Визуальный контроль ТВСW после каждого года эксплуатации

• Отсутствуют повреждения компонентов ТВС (дистанционирующих решёток, ТВС, оболочек твэлов)
• Результаты контроля герметичности оболочки твэл подтверждают герметичность
• Отсутствуют какие-либо признаки искривления, препятствующие дальнейшей эксплуатации ТВС

Сравнение конструкций ТВСА и ТВСW