На исследовательских установках Научного дивизиона «Росатома» испытали образцы топлива высокотемпературного газоохлаждаемого реактора (ВТГР, реакторная установка IV поколения) при температурах до 1700 °C. Объектами реакторных испытаний стали образцы топливных компактов ВТГР (графитовые цилиндры с равномерно распределенными по объему сферическими микротвэлами), разработанные и изготовленные специалистами АО «Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение «ЛУЧ» (АО «НИИ НПО «ЛУЧ», входит в Научный дивизион «Росатома»). До проведения реакторных испытаний в предельных режимах, которые могут достигаться в реакторе в случае нарушения нормальных условий эксплуатации, образцы были облучены в исследовательских реакторах в штатных для этого вида топлива условиях (температурах в диапазоне 1000÷1200 °C) до различной глубины выгорания.
На площадке научного института «Росатома» в Димитровграде серия реакторных экспериментов проведена с топливными компактами ВТГР, предварительно облученными в реакторе СМ-3 в штатных условиях до глубины выгорания на уровне 4 % т.а. и 8 % т.а. С использованием специально разработанных специалистами института облучательных устройств предварительно облученные топливные компакты успешно прошли испытания в течение более 500 часов при температуре на уровне 1600 °C. Кроме того, образцы топлива ВТГР с выгоранием 8 % т.а. были испытаны в еще более экстремальных режимах, подвергнувшись облучению при температуре около 1700 °C в течение более 380 часов.
Перед проведением уникального реакторного эксперимента на площадке АО «Институт реакторных материалов» (АО «ИРМ», входит в Научный дивизион «Росатома») топливные компакты ВТГР были предварительно облучены в реакторе ИВВ-2М до выгорания не менее 12 % т.а. (что соответствует среднему проектному выгоранию разрабатываемого в госкорпорации реактора ВТГР). При этом в процессе облучения в штатных условиях доля выхода газообразных продуктов деления из микротвэлов фиксировалась на уровне примерно на порядок меньше, чем зафиксировано в требованиях к топливу ВТГР со стороны Главного конструктора реакторной установки (АО «ОКБМ Африкантов»). По программе реакторного эксперимента специалисты АО «ИРМ» провели испытания одного из облученных топливных компактов в течение примерно 300 часов при температуре на уровне 1600 °С.
Во время реакторных экспериментов специалисты научных институтов «Росатома» обеспечивали периодический и онлайн-контроль активности проб газа из облучательных ампул, где размещались объекты испытаний (экспериментальные данные по активности газообразных продуктов деления в объеме ампулы позволяют сделать вывод о сохранении герметичности защитных покрытий микротвэлов в ходе эксперимента).
Обеспечение в ходе облучения образцов топлива ВТГР непрерывного онлайн-контроля активности ключевых газообразных продуктов деления реализован российскими экспериментаторами впервые в отечественной практике и соответствует лучшим мировым практикам проведения подобных исследований.
«Реализованные специалистами Научного дивизиона в 2025 году уникальные реакторные эксперименты и комплексные послереакторные исследования дополняют массив накопленных к настоящему моменту экспериментальных данных, полученных с 2021 года в рамках комплексной программы расчетно-экспериментального обоснования топлива ВТГР. По результатам реакторных испытаний и послереакторных исследований получено более двадцати образцов топлива ВТГР с достижением выгорания от 3 % т.а. до 13 % т.а. (включая уникальные эксперименты с облучением при температурах на уровне 1600÷1700 °С и обеспечением онлайн-контроля выхода продуктов деления). К настоящему моменту мы можем обоснованно говорить о подтверждении заложенных в проекте реакторной установки ВТГР максимальных проектных пределов в части эксплуатации отечественного микросферического топлива», – отметил куратор работ со стороны АО «Концерн Росэнергоатом» Федор Григорьев.
«Сотрудники АО «НИИ НПО «ЛУЧ» создали уникальное топливо ВТГР. Опытные образцы топливных компактов прошли полный спектр дореакторных, реакторных испытаний и послереакторных исследований, которые подтвердили их работоспособность, а также технологичность принятых научно-технических решений. Наши специалисты провели огромную работу. Создали уникальную технологию внешнего гелирования, которая позволяет получать микросферические материалы, в частности сердечник из диоксида урана диаметром 400 микрон. В ходе реализации проекта были изготовлены уникальные единицы оборудования для нанесения TRISO-покрытий на полученные микросферические материалы, собран исключительный научно-технический базис и аналитическая методическая база для контроля качества полученных полупродуктов и конечных изделий. Разработаны и отработаны технологии производства как на установках укрупненной лабораторной производительности, так и на опытно-промышленной линии. Это трудовой успех всего коллектива», — подчеркнул начальник лаборатории, кандидат технических наук Владислав Туманов.
В 2026 году в рамках реализуемого АО «Концерн Росэнергоатом» комплексного инвестиционного проекта по разработке атомной энерготехнологической станции на базе ВТГР специалисты «Росатома» планируют перейти к реакторным испытаниям опытных образцов топлива, изготовленных специалистами АО «НИИ НПО «ЛУЧ» на импортонезависимой опытно-промышленной линии производства топлива ВТГР.
Разработка и расчетно-экспериментальное обоснование топлива ВТГР, а также опытно-промышленной технологии его производства ведется пулом отраслевых предприятий во главе с АО «НИИ НПО «ЛУЧ» с 2021 года по заказу Электроэнергетического дивизиона госкорпорации «Росатом» в рамках инвестиционного проекта по разработке технологических решений для создания атомной энерготехнологической станции (АЭТС) с реактором ВТГР и химико-технологической частью (ХТЧ) для производства водородсодержащих продуктов и аммиака.
Топливо ВТГР представляет собой микротвэлы, состоящие из сферического топливного сердечника (керна) с многослойным защитным покрытием (TRI-structural ISOtropic particle fuel, TRISO-топливо), размещенные в графитовой матрице и упакованные в цилиндрические топливные компакты.
