Единственной ядерной технологией, способной сегодня наиболее полно решить задачу вытеснения органического топлива из промышленного теплоснабжения и транспортной сферы, являются высокотемпературные газоохлаждаемые реакторы (ВТГР), которые обеспечивают выработку тепла с температурой до 950°С. Одна из самых перспективных областей применения ВТГР – производство водорода из воды.
Перед традиционной электроэнергетикой остро стоят вопросы повышения стоимости углеводородов, ресурсных и экологических ограничений. В ответ на эти вызовы в России принята и реализуется федеральная программа интенсивного развития атомного энергопромышленного комплекса.
Однако атомная энергетика имеет значительный потенциал и в других сферах. Ядерные технологии, в частности, могут эффективно применяться при производстве водорода.
В настоящее время растет внимание к водородной энергетике, прежде всего потому, что водород является наиболее перспективным энергоносителем – универсальным, высоко энергоемким и экологически чистым. Этот элемент сегодня рассматривается и как самый перспективный вид моторного топлива, в первую очередь для автотранспорта.
Наиболее освоенным и экономически оправданным способом производства водорода является технология паровой конверсии метана (ПКМ). Однако сырьевые и экологические ограничения этого метода стимулируют разработку промышленных процессов с использованием только воды в качестве исходного сырья для производства водорода. Среди них практический интерес представляет высокотемпературный электролиз пара (ВЭП) с использованием высокотемпературных электрохимических устройств (ВТЭХУ) с твердым электролитом, использующих тепло и электричество от высокотемпературных газоохлаждаемых ядерных реакторов для расщепления воды на водород и кислород.
Для промышленного производства водорода в ОКБМ разрабатывается модульный высокотемпературный газоохлаждаемый реактор МГР-Т.
МГР-Т предназначен для безопасной и экономически эффективной комбинированной выработки высокопотенциального тепла и генерации электроэнергии в прямом газотурбинном цикле для нужд водородного производства. Основные участники разработки проекта – ОКБМ, РНЦ «Курчатовский институт», ВНИИНМ, НПО «Луч», ВНИПИЭТ, НИИАР, СНТК им. Н.Д. Кузнецова.
Технической основой проекта МГР-Т является предшествующий опыт СССР по ВТГР и международная программа создания модульного гелиевого реактора ГТ-МГР, который разрабатывается совместно американскими компаниями и лабораториями (General Atomics, Национальная лаборатория в Окридже) при паритетном финансировании Росатомом и ДОЕ (США).
Основные компоненты реакторной установки МГР-Т представлены на рисунке. Это высокотемпературный модульный гелиевый реактор (МГР), система транспортирования тепла с высокотемпературными теплообменниками для водородного производства (ВТО), система преобразования энергии с прямым газотурбинным циклом (СПЭ).
Собственно производство водорода из воды осуществляется во ВТЭХУ, к которому подводится тепло от ВТО при температуре 800-850°С и электроэнергия от СПЭ. Разработки ВТЭХУ ведутся в РНЦ «Курчатовский Институт».
МГР-Т может производить до 140 тыс. м3 водорода в час. Для удовлетворения нынешних российских потребностей в водороде необходимо не менее 50 блоков МГР-Т.
Побочным продуктом производства водорода является чистый кислород, который может эффективно использоваться в различных отраслях промышленности, в первую очередь в металлургии.
***
В США, Японии, Франции, Китае, Южной Корее, Европейском Союзе действуют государственные программы по так называемой атомно-водородной энергетике. В СССР это направление активно развивалось на государственном уровне в 70-80-е годы, работы велись во главе с ИАЭ им. И.В. Курчатова (в настоящее время – РНЦ «Курчатовский институт). Однако сегодня в России нет полномасштабной государственной программы по водородной энергетике. Тем не менее, имеется серьезная интеллектуальная и технологическая основа для системного продвижения этого направления, включая производство водорода, его хранение, распределение и использование. Реализовав этот потенциал, Россия сможет занять достойное место в международной кооперации по развитию водородной энергетики.
ОАО «ОКБМ Африкантов»
603074, г. Нижний Новгород, Бурнаковский пр-д 15, тел.: 8 (831) 241-73-72, E-mail: kodochigov@okbm.nnov.ru
