近日，俄羅斯AI Leipunsky物理與動力研究所(IPPE，Rosatom科學部門的一部分)已正式啟動測試，旨在驗證VVER-S光譜控制反應堆核心的中子物理特性。

VVER-S作為一種頗具前景的輕水反應堆，適用于600 MWe容量的發(fā)電機組。其獨特之處在于燃料燃燒期間堆芯反應性儲備變化的頻譜調節(jié)，這一特性是由反應堆滿負荷運行時水-燃料比的變化所引起的。

在此次測試中，俄羅斯原子能公司TVEL燃料公司以及俄羅斯原子能公司燃料部門的多家企業(yè)，包括西伯利亞化學聯(lián)合企業(yè)(SSC)、機械制造廠(MSZ)和庫爾恰托夫研究所，均參與了工作的各個階段。這些企業(yè)的貢獻涵蓋了實驗研究的準備、設計文件的制定，以及后續(xù)實驗所需各種元件的制造，如燃料棒、吸收元件(PEL)、各種模擬器和置換器等。

值得一提的是，用于實驗研究的混合氧化物(MOX)燃料棒由能源級钚制成，由位于Seversk的SSC制造并供應給IPPE。為了進行中子物理研究，還對BFS-1臨界核臺的設計和操作文件進行了相應的更改。

BFS綜合設施負責人亞歷山大·朱可夫(Alexander Zhukov)介紹，在實際發(fā)射之前，團隊制作了一個不包含核材料的關鍵組件模型，并提交了核安全委員會進行審查。該委員會檢查了所有關鍵系統(tǒng)和人員的準備情況、物理發(fā)射控制程序，并批準了物理發(fā)射控制。獲得許可后，模型被分成幾部分，并換成了含有钚的真正燃料棒。

2023年，IPPE專家在BFS-1臨界臺上開始了對帶光譜調節(jié)的VVER-S反應堆堆芯中子物理參數(shù)的大規(guī)模實驗研究。該反應堆裝置是VVER反應堆的改進型，不僅使用了MOX燃料，還配備了附加系統(tǒng)來調節(jié)堆芯中的裂變反應光譜。這項工作將分幾個階段進行：第一階段在2023-2024年，以經(jīng)典的管塊版本組裝臨界組件用于BFS綜合體;第二階段則從2025年開始，在對BFS-1臨界臺運行許可證條款進行更改后，安裝一個裝滿水的中央插入物(罐)和裝有MOX燃料的VVER-S燃料棒。

VVER-S反應堆裝置是VVER技術不斷發(fā)展的成果，旨在提高其技術和經(jīng)濟參數(shù)。首批此類反應堆裝置計劃在摩爾曼斯克地區(qū)的科拉-II核電站建造。其創(chuàng)新之一在于能夠用光譜控制裂變反應，而非傳統(tǒng)的硼酸方法。通過這種調節(jié)方式，過量的中子將被U238核吸收并導致PU239的形成，從而延長燃料壽命、提高容量利用率并改善反應堆的經(jīng)濟特性。對使用MOX燃料的VVER反應堆中子物理特性的研究，將推動VVER和BN反應堆雙組分核能的進一步發(fā)展。

基于研究結果，俄羅斯原子能公司的科學家們計劃證實采用MOX燃料的VVER反應堆裝置(包括未來有前景的裝置)在不同模式下的中子物理特性和運行安全性。

此外，BFS快速物理測試設施包括兩個臨界測試設施BFS-1和BFS-2，為研究快堆物理、解決安全問題、優(yōu)化活動區(qū)和驗證封閉燃料循環(huán)參數(shù)提供了獨特的實驗基礎。至今已有超過150個臨界組件在臨界臺上組裝和檢查。而BFS-1和BFS-2半個多世紀的成功運行也促使其進行了技術改造，這項改造是在2012-2016年聯(lián)邦核能目標計劃框架內完成的。