Это стало возможным после запуска завода тепловыделяющих сборок (ТВС) в Усть-Каменогорске.
В мире такое топливо производят только 13 стран, среди которых лидерами являются США, Франция, Россия. Доля Казахстана на рынке ядерного топлива составит менее 1%, но технические возможности позволяют нарастить его производство при необходимости.
Благодаря строительству производства тепловыделяющих сборок (ТВС) на территории Ульбинского металлургического завода (УМЗ) в Усть-Каменогорске Казахстан наладил у себя дореакторный ядерный топливный цикл (ЯТЦ). Другими словам, страна имеет возможность производить все главные элементы ЯТЦ: от добычи урана и его обогащения (на российских мощностях) до выпуска топливных таблеток и ТВС. Уточнение “дореакторный” означает, что из всех ступеней ЯТЦ страна не имеет только собственную АЭС.
ТВС казахстанского производства представляет собой машиностроительное изделие, состоящее из множества длинных циркониевых труб, в которые загружены урановые таблетки ульбинского производства. ТВС помещают в реакторы атомных станций для получения энергии. По стандарту одна сборка эквивалентна сжиганию более 800 вагонов угля в течение пяти лет.
Строительство завода “Ульба-ТВС”, запущенного 10 ноября 2021 года, - результат международного сотрудничества в мирном использовании атома. Это казахстанско-китайское совместное предприятие, где национальной компании “Казатомпром” принадлежит 51%, а китайской China General Nuclear Power Corporation (CGNPC) - 49%. Технология для производства ТВС предоставлена французской Framatome, а низкообогащенный уран для производства топливных таблеток поставляется из России (один из компонентов ТВС). В частности, поставки обогащенного уранового продукта осуществляет АО «Центр по обогащению урана», где “Казатомпрому” принадлежит 1%, основному акционеру корпорации “Росатом” - 99%. Низкообогащенный уран, который поставляется в Казахстан, производится на АО «Уральский электрохимический комбинат» в российском Новоуральске.
Завод в Усть-Каменогорске рассчитан на выпуск 200 тонн эквивалента уранового металла в год в виде ТВС. Весь объем будет уходить на китайские АЭС компании CGNPC на протяжении 20 лет. Поставка первой партии в адрес заказчика планируется в 2022 году.
Элитный клуб
Создание в Казахстане производства ТВС позволило республике войти в ограниченный круг государств-поставщиков ядерного топлива., где американская Westinghouse занимает долю в 23%, франко-германская Framatome - 20%, а российский Росатом, – 17%. Еще 9% приходится на Global Nuclear Fuel (GNF, совместное предприятие американской General Electric, японских Hitachi и Toshiba и испанской ENUSA).
Казахстанский “Казатомпром” в конце 2000-х сообщал о планах занять треть мирового рынка ядерного топлива к 2030 году. Для этого компания собиралась создать завод мощностью 400 тонн эквивалента уранового металла в год вместе с Areva (сейчас Framatome) и еще одно предприятие самостоятельно на 800 тонн в год. Однако впоследствии компания “Казатомпром” скорректировала планы и создала предприятие поскромнее. По данным, представленным Всемирной ядерной ассоциацией, Казахстан займет около 0,9% в мире среди производителей ЯТ (в расчет берутся мощности, обслуживающие все типы существующих реакторов). Однако, по словам специалистов на условиях анонимности, техническая возможность УМЗ позволяет нарастить мощности в будущем и даже выпускать ТВС дизайна других производителей (при передаче от них соответствующих технологий).
Конкуренция растет
Казахстан вступил в клуб поставщиков топлива в период растущей конкуренции. ТВС - это высокотехнологичные продукты, которые делают индивидуально под каждого потребителя в зависимости от физических характеристик реактора. В большинстве случаев компании, которые строят АЭС, обслуживают эти станции долгие годы и поставляют для них топливо собственного производства. Однако сейчас для большинства видов топлива существует несколько конкурирующих между собой поставщиков. Например, «Росатом» имеет возможность создавать топливо для водо-водяных ядерных реакторов (ВВЭР или PWR) западных производителей и наоборот. В 2016 году, согласно данным Всемирной ядерной ассоциации, 41% топлива для украинских ВВЭР (построенных СССР/Россией) поставлял завод Westinghouse в Швеции. В том же году GNF-Americas и ТВЭЛ (топливный дивизион "Росатома") договорились создавать топливо ТВС-К в США для реакторов дизайна Westinghouse. В планах ТВЭЛ также занять определенную долю на рынке топлива для реакторов европейского дизайна.
Среди производителей ядерного топлива наиболее выгодно выделяются «Росатом» и Framatome. Они единственные, кто самостоятельно производит все материалы и комплектующие для производства ядерного топлива. Интеграция различных подразделений и производственных площадок в одном холдинге позволяет добиться максимальной экономической эффективности, а значит предложить лучшие цены для потребителей. Для многих производителей ЯТ отсутствие мощностей по конверсии и обогащению урана является “узким” местом, и они вынуждены покупать такие услуги на рынке.
“Толерантное” топливо
После аварии 2011 года на АЭС «Фукусима-1» мировые производители нацелились усилить безопасность реакторов. Это вылилось в разработку так называемого толерантного топлива (Accident Tolerant Fuel), устойчивого к нештатным ситуациям на АЭС. В случае серьезных запроектных аварий с потерей охлаждения активной зоны реактора такое топливо сохраняет целостность длительное время. Это предотвращает возникновение пароциркониевой реакции, способствующей выделению водорода, и дает больше времени, чтобы среагировать на аварийную ситуацию.
Лидеры отрасли в лице Framatome, GNF, Westinghouse и ТВЭЛ (Росатом) несколько лет назад принялись за разработку ATF для легководных реакторов (ВВЭР и PWR) своих и сторонних дизайнов. Больше всех в этом деле продвинулись Россия и Франция. В частности, 20 сентября 2021 года “Росатом” начал опытно-промышленную эксплуатацию «толерантного» ядерного топлива на энергоблоке №2 Ростовской АЭС. В свою очередь Framatome сообщила 2 ноября 2021 года о том, что загрузила первую ТВС с ATF на энергоблок №2 станции “Калверт Клиффс” компании Exelon Generation в штате Мэриленд, США (проект PROtect, разработан при финансовой поддержке Минэнерго США).