2016 年，乏核燃料 (SNF) 容器開發(fā)領(lǐng)域的兩位領(lǐng)先研究人員Fromzel V.N.和Shleifer V.A. 在"二十一原子戰(zhàn)略"雜志中發(fā)表文章"核工業(yè)被容器放慢速度"，詳細(xì)討論了俄羅斯使用動力反應(yīng)堆乏燃料兩用集裝箱的困難局面以及擺脫這種局面的可能出路。此時，Rosatom國營公司已經(jīng)決定在國家單一企業(yè)“采礦和化學(xué)聯(lián)合企業(yè)”集中長期儲存設(shè)施的基礎(chǔ)上，通過VVER-1000和RBMK-1000反應(yīng)堆機組組織儲存俄羅斯核電站的乏燃料。指定綜合體的調(diào)試，加上決定延長 VVER-1000 反應(yīng)堆“濕”乏核燃料集中存儲設(shè)施的運行，它為俄羅斯核電廠提供了集中乏核燃料存儲系統(tǒng)，直到 2045 年。RT-1 工廠的現(xiàn)代化使得回收俄羅斯和外國核電廠的VVER-440乏燃料組件以及VVER-1000的乏燃料組件(自2017年起)成為可能。Fromzel V.N.和Shleifer V.A.所述事態(tài)的主要原因是國內(nèi)對VVER反應(yīng)堆SFAS的兩用(運輸和儲存)容器缺乏需求。
隨著俄羅斯國家原子能公司在國外啟動采用VVER-1200/1300反應(yīng)堆的大型新核電站建設(shè)以及俄羅斯和白俄羅斯此類核電站開始運行，情況發(fā)生了巨大變化。如果俄羅斯列寧格勒核電站-2和新沃羅涅日核電站-2以及白俄羅斯核電站首先需要一個運輸集裝箱，那么對于沒有直接鐵路連接和/或?qū)Ｗ⒂陂L期運輸?shù)耐鈬穗娬?乏燃料的現(xiàn)場儲存，對兩用運輸包裝裝置(TUK)的要求成為核電站建設(shè)項目的一個組成部分。
早在 2011 年，“庫爾恰托夫研究所”研究中心就制定了 VVER-TOI 核電站雙用途燃料包的要求。這些要求歸結(jié)為保持 TUK-13 的尺寸(由于動力裝置元件的建筑結(jié)構(gòu)造成的限制)，同時將乏燃料組件的容量增加到 18 個，并提高乏燃料組件的燃耗特性(最多高達 70 MW day/kgU)和余熱釋放(每個乏燃料組件高達 2.2 kW)。這已經(jīng)成為國內(nèi)設(shè)計機構(gòu)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。到2018年初，共有三種TUK設(shè)計已達到原型階段：TUK-141O(由JSC“核容器工程中心”、JSC"ITSAK" 開發(fā))、TUK-137D(由俄羅斯聯(lián)邦核中心–全俄實驗物理科學(xué)研究所開發(fā))，TUK-151(由伊佐爾斯基工廠開發(fā))。請注意，所有這些作為兩用包開發(fā)的 TUK 實際上都是運輸包，因為沒有相應(yīng)的安全理由來評估在容器儲存點的外部影響下儲存乏燃料組件的行為。
2013年至2018年期間。生產(chǎn)了一臺 TUK-141O(用于VVER-1000反應(yīng)堆燃料組件)和兩臺 TUK-140(用于VVER-440反應(yīng)堆乏燃料組件)。所有容器均采用德國球墨鑄鐵(球墨鑄鐵)改性高強度鑄鐵坯體制造。在俄羅斯，可拆卸部件(箱)已制造完畢，包裝和總裝也已完成。俄羅斯沒有進行深鉆和中子防護供應(yīng)作業(yè)。確實，他們能夠在 Energotex JSC 企業(yè)對 TUK-140 外殼進行“精加工”機械加工，并在球墨鑄鐵外殼上涂上內(nèi)部防腐涂層。有趣的是，這些運輸型TUK實際上是根據(jù)德國的經(jīng)驗設(shè)計的，而在世界范圍內(nèi)，TUK的演變卻是相反的——兩用型TUK是由運輸型TUK創(chuàng)建的。將 TUK 升級為雙用途設(shè)計的任務(wù)是通過增加容量和優(yōu)化(降低成本)設(shè)計來解決的。最明顯的設(shè)計決策是使用氦氣作為冷卻劑(同時增加容量)和針對大批量生產(chǎn)進行優(yōu)化的鑄造體。這些解決方案尚未在俄羅斯一次性、小規(guī)模的運輸 TUK 供應(yīng)任務(wù)中扎根。國內(nèi)工業(yè)在沒有內(nèi)部批量訂單的情況下，無法解決組織生產(chǎn)TUK-141O/Castor 1000型鑄造容器體的問題(鑄造球墨鑄鐵體所需的液態(tài)金屬質(zhì)量約為140噸)，當(dāng)時沒有重大的投資成本，而且投資沒有意義，因為預(yù)計不會有連續(xù)訂單。我不得不走另一條路。
自2013年起，在技術(shù)規(guī)范制定和包裝安全審查方面擁有豐富經(jīng)驗的行業(yè)企業(yè)——FSUE RFNC-VNIIEF，承擔(dān)起了主動開發(fā)兩用技術(shù)規(guī)范包的艱巨任務(wù)。與此同時，主要目標(biāo)之一是組織完全獨立于進口的生產(chǎn)。該開發(fā)產(chǎn)品被稱為“TUK 137 系列”;外殼結(jié)構(gòu)由 12Х18Н10Т 和 09Г2С 鋼制成。我們稍后會向您詳細(xì)介紹所取得的成果以及未來的計劃。請注意，這種開發(fā)確實有一個重要的優(yōu)勢-設(shè)計可以說是針對小規(guī)模生產(chǎn)進行了優(yōu)化。
目前，兩家俄羅斯企業(yè)(JSC Energotex和JSC Ruspolimet)已經(jīng)掌握了TUK 137系列的生產(chǎn)。
另一項有趣的創(chuàng)新開發(fā)是 TUK-151，其主體由 09Н2МФБА-А鋼制成。成套設(shè)計的證書許可規(guī)定了非常先進的特性(總熱量釋放高達 36 kW，燃耗高達 70 MW day/tU，容量為 18 個 VVER-1000/1200 乏燃料組件)。然而，TUK-151沒有通過任何測試，雙重用途(以及其他國內(nèi)發(fā)展)由開發(fā)商宣布，但沒有根據(jù)NP-039-22關(guān)于包裝設(shè)計(OBKU)安全性的報告確認(rèn)。TUK-151 的文件和反應(yīng)堆系統(tǒng)的要求尚未與 JSC Atomenergoproekt(莫斯科、圣彼得堡、下諾夫哥羅德)的設(shè)計機構(gòu)達成一致。將這種容器引入核電站設(shè)計文件的問題尚未解決。根據(jù)我們的經(jīng)驗，這是一項比為 TUK 本身開發(fā)技術(shù)項目更加耗費人力的任務(wù)。
幾乎所有配備 VVER 反應(yīng)堆的新核電站的客戶都在考慮在廠址長期儲存乏燃料的可能性。如果Rosatom國營公司不及時開發(fā)出有競爭力的乏燃料長期儲存系統(tǒng)解決方案來支持新的建設(shè)項目，那么運營組織很可能會購買外國解決方案并就進口乏燃料進行后處理進行談判，以及確保俄羅斯乏燃料后處理廠與外國TUK的技術(shù)對接將非常困難
。俄羅斯國家原子能公司的管理層完全理解這項任務(wù)的重要性。重要的是，該項目是Techsnabexport JSC為外國客戶推廣的“平衡核燃料循環(huán)”產(chǎn)品線投資的一部分，旨在最充分地滿足外國客戶對乏燃料處理解決方案的需求。商業(yè)核電站，以及俄羅斯核燃料循環(huán)企業(yè)在兩部分核能系統(tǒng)中的基礎(chǔ)設(shè)施的優(yōu)化開發(fā)和裝載。“平衡乏核燃料”是國外核電站乏燃料管理的新一代概念，包括乏燃料后處理和高放廢物分餾和短壽命Cs-Sr餾分的釋放，需要埋藏在深層地質(zhì)構(gòu)造中。在這種情況下，無論客戶所在國家/地區(qū)采用的乏核燃料管理初始概念如何，都需要長期存儲乏核燃料或高放廢物。
