Za účasti 210 expertů ze 36 zemí se v Petrohradu uskutečnila Evropská konference o výzkumných reaktorech (VR). Poprvé v historii bylo za pořádající zemi vybráno Rusko. Každoroční Evropská konference o VR je jednou z klíčových diskusních platforem pro experty, kteří pracují v oblastech vývoje, projektování, provozování a experimentálního využití výzkumných jaderných reaktorů. Na letošním fóru zazněly referáty věnované nejnovějším vývojovým projektům a nejmodernějším technologiím v oblasti VR. Tematika paralelních seminářů se soustředila na všechny etapy palivového cyklu výzkumných reaktorů, na utilizaci jaderného paliva, na různé výzkumné projekty a na inovační metody při využití VR. Podle údajů MAAE se za celé období rozvoje jaderné fyziky na světě vybudovalo 734 VR různých typů a o různém výkonu. Desítky jich byly dodány USA a Sovětským svazem do dalších zemí. VR se používají při výzkumu materiálů, základním a aplikovaném výzkumu, při výrobě radioizotopů pro zdravotnictví a průmysl a také pro vzdělávací cíle.
SNÍŽENÍ OBOHACENÍ PALIVA VE VÝZKUMNÝCH REAKTORECH Většina VR je konstruována pro použití paliva, jehož obohacení dosahovalo 90 % U-235. Od samého počátku budování parku VR bylo prioritou výzkumníků a konstruktérů získání maximální hustoty proudu neutronů v experimentálních kanálech za minimálního výkonu reaktoru. Dosažení maximálního významu tohoto parametru vyžaduje minimalizaci objemu aktivní zóny VR a použití jaderného paliva s maximálním možným obohacením. Koncem 70. let si vědci začali uvědomovat, že dodávky paliva na základě vysoce obohaceného uranu pro VR do dalších zemí vytváří reálná rizika ohledně režimu nešíření jaderných zbraní, protože hlavní využití vysoce obohaceného uranu pro civilní účely se uskutečňuje právě ve VR. Proto byly v tehdejším SSSR a USA vypracovány plány na vývoj a výrobu paliva pro VR ve III. zemích, v němž se obohacení uranu snižovalo z 80–90 na 20–36 %. Sovětský program na snížení obohacení paliva pro VR byl přijat počátkem 80. let. V programu se předpokládalo snížení obohacení paliva ve dvou etapách: v I. etapě na 36 %, ve II. pod 20 %. V roce 1993 započala spolupráce RF a USA na vývoji jaderného paliva s nízkým obohacením pro VR, které Rusko (resp. SSSR) vybudovalo v zahraničí. Tato spolupráce se uskutečňovala v rámci programu „Přechod výzkumných a experimentálních reaktorů na palivo se snížením obohacením“ a pokračuje do současnosti. V roce 1994 Ministerstvo jaderné energetiky RF zavedlo oborový program s názvem „Vytvoření palivových souborů a palivových článků TVS s palivem obohaceným na 20 % uranu-235 pro aktivní zóny výzkumných reaktorů“. Hlavním cílem tohoto programu je vývoj a organizace výroby palivových článků TVS pro VR ve III. zemích, který byly postaveny podle sovětských projektů. Program se skládá ze 3 hlavních etap: 1) Vývoj a vytvoření palivových souborů a TVS s palivem na základě UO2-Al; 2) Vývoj a vytvoření palivových souborů a TVS s vydatným palivem na základě uranovo-molybdenových slitin; 3) Vývoj a vytvoření palivových souborů a TVS nové generace pro výzkumné reaktory. Zmíněného programu se účastní státní korporace ROSATOM, její akciové společnosti TVEL (výrobce jaderného paliva), NIKIET (vědeckovýzkumný a konstruktérský ústav), VNIINM (Všeruský vědeckovýzkumný ústav anorganických materiálů), NZCHK (Novosibirský závod chemických koncentrátů), Státní vědecké centrum NIIAR, Státní vědecké centrum RF-FEI, akciová společnost, Národní výzkumné centrum Kurčatovského institutu a PIJAF (Petrohradský ústav jaderné fyziky). Výsledkem laboratorních, konstruktérských a technologických inovací, reaktorových a následných výzkumů je úspěšné dokončení I. etapy programu. Pro výzkumné reaktory v Maďarsku, na Ukrajině, ve Viet namu, v ČR, Uzbekistánu, Libyi, Bulharsku a KLDR byla v továrně na výrobu chemických koncentrátů v Novosibirsku zahájena výroba TVS typu VVR-M2 a TVS typu IRT-4M s palivem, jehož obohacení uranem-235 je nižší než 20 %. Realizace této etapy vytvořila základy pro úspěšnou realizaci mezivládní rusko- -americké dohody „O spolupráci při dovozu jaderného paliva z výzkumných reaktorů, které bylo vyrobeno v Rusku, zpět do Ruské federace (plán RRRFR). Uzavřením této dohody v květnu 2004 získal program konverze výzkumných reaktorů a svozu čerstvého i vyhořelého uranového paliva ze III. zemí nový impuls. Programu se účastní tyto země: Bělorusko, Bulharsko, Maďarsko, Vietnam, Kazachstán, Lotyšsko, Libye, Polsko, Rumunsko, Srbsko, Uzbekistán, Ukrajina a Česká republika. Koncem roku 2011 bylo do Ruska vráceno více než 600 kg čerstvého a přibližně 1 t vyhořelého uranového paliva. Rusko-americká spolupráce ohledně konverze VR a návratu čerstvého i vyhořelého paliva byla podpořena společnými prohlášeními ruských a amerických prezidentů V. Putina a G. Bushe (v roce 2005) a D. Medveděva a B. Obamy (2009).
VÝVOJ A VÝROBA PALIVA S NÍZKÝM OBOHACENÍM (UO2-AL) Při výrobě palivových článků s palivem s nízkým obohacením byla použita extruzní technologie, kterou si dokonale osvojili v a. s. NZCHK, tedy stejná jako ta, která byla využita při výrobě palivových článků s vysoce obohaceným palivem při zachování stejných vnějších geometrických rozměrů. Tímto způsobem se hydraulické vlastnosti nezměnily. Při vývoji TVS s palivem s nízkým obohacením byly provedeny zdrojové reaktorové zkoušky všech typů TVS do průměrného vyhoření 40–60 %, stejně jako následné výzkumy mechaniky materiálů palivových článků, které dokázaly jejich naprostou spolehlivost. Na všech reaktorech s palivem s nízkým obohacením byl zachován režim bezpečného provozu palivových článků – s absencí povrchového vření na obalech palivových článků. Bezpečnost reaktorů převedených na palivo s nízkým obohacením byla potvrzena také neutronovo-fyzikálními výpočty. Ukázaly, že efektivita regulačních prostředků systému řízení a ochrany je dostatečná pro spolehlivou kompenzaci zásoby reaktivity. Při přechodu na palivo se sníženým obohacením uranu se doba trvání pracovních cyklů nemění. Při projektovaném výkonu se hustota proudu tepelných neutronů v aktivní zóně zmenšuje:
pro aktivní zóny, používající TVS VVR- -M2 na 7–12 %, v odražeči tepelných paprsků na 2–10 %;
pro aktivní zóny, používající TVS IRT-4M na 10–12 %, v odražeči na 2–4 %. TVS IRT-4M, které se používá v Libyi, umožnilo zvýšit výkon reaktoru a tímto způsobem zvýšit hustotu proudu neutronů.
VÝVOJ PALIVOVÝCH ČLÁNKŮ A TVS S VYSOCE OBOHACENÝM PALIVEM Od roku 1996 se v mnoha státech (USA, Francie, Německo, Korea, Rusko), které jsou světovými lídry ve vývoji paliva, pracuje na vývoji vysoce energeticky vydatného disperzního paliva na základě slitin uranu a molybdenu (s obsahem Mo od 6 % do 10 %) s koncentrací uranu do 8 g.cm3. V Rusku se disperzní palivo na základě slitin uranu a molybdenu vyrábí jak pro současné reaktory ruské výroby, tak pro připravované nové projekty reaktorů. Výrobního procesu se účastní akciové společnosti TVEL, NIKIET, VNIINM, IRM a NZCHK, Státní vědecké centrum NIIAR a Státní vědecké centrum RF-FEI. Používání vysoce vydatného paliva na základě slitin uranu a molybdenu umožňuje zvýšit koncentraci uranu. V současné době probíhají přípravy na výrobu a reaktorové zkoušky dvou standardních TVS IRT-3M do vyhoření 60 % uranu-235 na reaktoru MIR v Dimitrovgradu. Tímto způsobem budou v nejbližší době shromážděna experimentální data, která budou dostatečná pro objektivní hodnocení chování tohoto paliva pod ozářením v různých konstrukcích