Neue Uranbrennstoffe: Framatome erprobt „störfalltolerante“ Brennelemente

Atomunternehmen arbeiten auf vielfältige Weise daran, neue Uran-Brennstoffe zu entwickeln. Nicht immer geht es darum, die Anreicherung des spaltbaren Uran 235 zu erhöhen, wie z.B. bei den Brennstoffen 5+ oder dem sogenannten HALEU. Auch im Bereich der herkömmlichen Brennelemente wird gearbeitet: Es geht einerseits darum, angesichts des enormen Kostendrucks durch die Erneuerbaren Energien die Wirtschaftlichkeit der Reaktoren durch verbesserte Nutzung des Urans zu erreichen, aber auch z.B. das Verhalten der Brennelemente im Krisenfall zu verbessern. Framatome hat z.B. GAIA-Brennelemente in den USA im AKW Vogtle2 im Test. Diese sollen im Fall eines Kühlmittelverlustes im Reaktor die Wasserstoffbildung reduzieren, um das Risiko von Explosionen – wie in Fukushima – zu verringern. (Foto: Ein störfalltolerantes Gaia-Brennelement, das vier Testbrennstäbe des Typs «PROtect E-ATF» enthält. Quelle: Framatome)

Das Nuklearforum Schweiz berichtet: USA: Störfallfalltoleranter Brennstoff hat alle Betriebszyklen erfolgreich abgeschlossen
Framatome informiert über die GAIA-Brennelemente auf der Unternehmens-Seite. (PDF)
Hier ist die Framatome PM zu der Thematik, siehe auch unten.
Alles über Uranbrennstoffe auf umweltFAIRaendern.
Alles über den brisanten Brennstoff HALEU auf umweltFAIRaendern.de

Beim Nuklearforum Schweiz heißt es, dass die Versuche mit dem neuen „störfalltoleranten Brennstoff (Enhanced Accident Tolerant Fuel, E-ATF)“ im Druckwasserreaktor Vogtle-2 breits im April 2019 gestartet wurden. Vier Gaia-Test-Brennelemente, die bei Framatome in Richland (Washington) hergestellt wurden, kamen zunächst zum Einsatz. „Die Test-Brennelemente absolvierten drei volle 18-monatige Brenstoffzyklen, erreichten somit das Ende ihres Lebenszyklus und wurden ausgebaut und inspiziert. Nach über viereinhalb Jahren Betrieb sei die Bewertung des Konzepts der Test-Brennelemente nun abgeschlossen, gab Framatome im Oktober 2024 bekannt. «Es wurde festgestellt, dass der Brennstoff die erwarteten Ergebnisse und eine hervorragende Leistung zeigte.» Dies unterstütze die Bewilligungssaktivitäten zur Erreichung der Marktreife,“ heißt es.

Über den Testverlauf ist bei NS und in den Pressemeldungen von Framatome und anderen zu lesen, dass „in jedem der Test-Brennelemente (Lead Test Assembly, LTA) vier Brennstäbe mit den störfalltoleranten Test-Brennstäben des Typs PROtect E-ATF ersetzt (wurden), wodurch insgesamt 16 Test-Brennstäbe zum Einsatz kamen.“ Die Stäbe sind mit einer neuartigen Chrombeschichtung ausgestattet, die auf „die Hüllrohre aus einer patentierten Zirkoniumlegierung aufgetragen“ wurde. Die neuen Pallets in diesen Stäben enthalten demnach eine Dotierung aus Chromoxid. „Die Beschichtung verbessert laut Framatome «die Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen und reduziert die Wasserstofferzeugung im unwahrscheinlichen Fall eines Kühlverlusts» und erhöhe zudem im Normalbetrieb die Beständigkeit des Brennstabs gegen Abrieb.“

Internationale Aktivitäten: Neue Uran-Brennstoffe für alte Reaktoren

Dokumentation:

Press ReleasemDate: October 22, 2024

Framatome
1 Place Jean Millier
92400 Courbevoie, France
www.framatome.com
press@framatome.com
Worldwide first: Framatome’s enhanced accident tolerant fuel assemblies first to complete lifecycle operations in U.S. (PDF)
October 22, 2024 – Framatome’s GAIA fuel assemblies with PROtect Enhanced Accident
Tolerant Fuel (E-ATF) technology recently completed their third 18-month fuel cycle at
Georgia Power’s Plant Vogtle. This milestone marks a lifecycle of operation of the
world’s first full-length PROtect E-ATF fuel rods with both pellets and cladding in an
operating pressurized water reactor. After operating over four and a half years, this
concludes the assessment of the E-ATF GAIA lead fuel assemblies (LFAs) concept and
supports licensing activities to achieve market readiness.
Southern Nuclear, which operates the Vogtle plant, removed and inspected the four LFAs with
Framatome’s assistance following Cycle 23 at Unit 2. It was determined that the fuel
demonstrated expected results and excellent performance. This was the last of three 18-
month cycles of operation for the LFAs, inserted into the reactor in April 2019.
“This is a significant milestone for our program and through our collaboration with the U.S.
Department of Energy and Southern Nuclear we bring this new and innovative technology one
step closer to commercial operations,” said Lionel Gaiffe, senior executive vice president, Fuel
Business Unit at Framatome. “The success of this project demonstrates accident tolerant fuel
readiness for the safe and reliable generation of our clean energy future.”
Framatome’s PROtect E-ATF program, supported by funding from the U.S. Department of
Energy, has operational experience in six reactors of five different types worldwide.
These four GAIA LFAs were fabricated at Framatome’s manufacturing facility in Richland,
Washington in the frame of this program. Each fuel assembly included four lead test rods, for
a total of sixteen lead test rods with Framatome’s advanced chromium coating added to the
M5Framatome zirconium alloy cladding, and chromia-enhanced fuel pellets were included in all fuel
assembly rods. The chromium-coated cladding improves high-temperature oxidation
resistance and reduces hydrogen generation in the unlikely event of loss of cooling. The
innovative coating also offers increased resistance to debris fretting, reducing the likelihood
of a fuel failure during normal operations.