Российские атомщики проектируют высокотемпературный газоохлаждаемый реактор (ВТГР), который планируют использовать в эффективном и экологичном производстве водорода. ВНИИНМ им. Бочвара и НПО «Луч» разрабатывают для инновационной установки топливо.
Идеологи водородной программы в «Росатоме» считают, что ВТГР лучше других реакторов подходят для энергоснабжения производства водорода. Они безопасны: расплавление активной зоны просто невозможно. У них высокий коэффициент использования тепловой энергии, что обеспечивает низкое тепловое воздействие на окружающую среду. Высокая температура дает высокий КПД и возможность применять такие реакторы в энерготехнологических процессах. Наконец, они «всеядны» — могут работать как на уране, так и на плутонии.
В мире накоплен большой опыт разработки ВТГР. Были даже действующие установки: в частности, на станциях «Пич-Боттом» и «Форт-Сент-Врейн» в США. В качестве демонстраторов технологии ВТГР там отработали блестяще, но были остановлены раньше срока по экономическим причинам: как наработчики электроэнергии ВТГР недостаточно эффективны. Однако, если приделать к такому реактору высокотемпературный теплообменник и дополнительно запустить производство водорода, он станет экономически выгодным, считают теоретики.
Проект атомной теплоэлектростанции с высокотемпературным газовым реактором начат по заказу «Росэнергоатома». Активную зону конструирует ОКБМ им. Африкантова. За разработку топлива отвечают ВНИИНМ и НПО «Луч».
Топливо для ВТГР — шаровое. Твэлы представляют собой микрочастицы делящегося материала (керны) с многослойным покрытием. Конструкция обеспечивает очень высокое выгорание. Металлическая оболочка топливу не нужна.
«Диаметр микротвэла — всего 0,8 мм. По сути, это порошок, — рассказывает руководитель отдела технологий топлива для быстрых и газовых реакторов ВНИИНМ Андрей Давыдов. — Работать с ним сложно — рассыпается. Поэтому микротвэлы надо формовать в компакты-цилиндрики, которые можно взять рукой или манипулятором. Микротвэлы разрабатывает наш институт, компакты — «Луч».
Лабораторная технология изготовления топлива уже есть. Во ВНИИНМ делают экспериментальные микротвэлы.
«С 2019 года мы изготовили уже порядка 1,5 кг. До конца года надо еще 800 г, — продолжает Андрей Давыдов. — Микротвэлы мы отправляем в контейнерах в «Луч». Там их прессуют в компакты».
В начале 2021 года стартовали реакторные испытания. Они идут параллельно в ИРМ и НИИАР. Облучаться топливу как минимум еще около года, потом — послереакторные исследования. К концу 2024 года в «Луче» должна быть спроектирована пилотная линия производства и микротвэлов, и компактов. Также ученым предстоит обосновать способы переработки ОЯТ и возврата в топливный цикл регенерированных материалов. Пуск первого ВТГР планируется на начало 2030‑х годов.
