Ученые «Росатома» завершили первый этап испытаний топлива высокотемпературного газоохлаждаемого реактора в экстремальных условиях
Экспериментально подтверждена работоспособность предварительно облученного топлива ВТГР при температурах до 1600 градусов Цельсия
Ученые «Росатома» успешно завершили первый этап реакторных испытаний лабораторных образцов топлива для высокотемпературного газоохлаждаемого реактора (ВТГР) в условиях экстремально высоких температур. Разработка ВТГР – ключевого элемента будущей атомной энерготехнологической станции, технологии производства низкоуглеродного водорода и аммиака с использованием тепла ВТГР, а также создание топлива ВТГР и опытно-промышленной технологии его производства выполняются по заказу Электроэнергетического дивизиона «Росатома» в рамках инвестиционного проекта по созданию отечественных технологий для крупномасштабного производства и потребления водорода и водородосодержащих продуктов.
Реакторные испытания лабораторных образцов топлива ВТГР при температуре, которая может быть достигнута в случае нарушения нормальных условий эксплуатации реактора ВТГР, проводятся с 2024 года в реакторе СМ-3 на площадке АО «ГНЦ НИИАР» (Димитровград, Ульяновская область, научный дивизион Росатома). Программа реакторных испытаний топлива ВТГР в предельных и аварийных условиях эксплуатации подготовлена димитровградскими учеными совместно со специалистами АО «НИИ НПО «ЛУЧ» (конструктор-технолог и изготовитель тепловыделяющих элементов), АО «ОКБМ Африкантов» (главный конструктор реакторной установки) и НИЦ «Курчатовский институт» (научный руководитель проекта).
На первом этапе исследований предварительно испытанные в реакторе СМ-3 (в течение более 400 эффективных суток при температуре в диапазоне 1000÷1200 °С) образцы топлива ВТГР облучались в течение более 700 часов при максимальной температуре на уровне 1600 °С (которая может достигаться при нарушении нормальных условий эксплуатации реактора ВТГР). По результатам испытания подтверждено, что многослойное защитное покрытие сферического топливного сердечника топлива ВТГР (TRI-structural ISOtropic particle fuel, TRISO-топливо) надежно удерживает образующиеся в ходе деления ядерного топлива газообразные продукты даже в условиях длительного облучения при температурах, которые примерно на 500 °С выше параметров нормальной эксплуатации реакторной установки. Подобные реакторные эксперименты в условиях предельных и аварийных режимов эксплуатации – неотъемлемый элемент разработки, определения эксплуатационных пределов и лицензирования ядерного топлива.
Ранее сообщалось, что к концу 2023 года на экспериментальной площадке Научного дивизиона «Росатома» были успешно завершены реакторные испытания лабораторных образцов топлива ВТГР при температуре на уровне 1000÷1200 °С с достижением выгорания, соответствующего проектным значениям эксплуатации топлива ВТГР (на уровне 11÷12 % тяжелых атомов).
«Реакторные испытания при температурах на уровне 1600 °С, выполненные специалистами АО «ГНЦ НИИАР» в 2024 году в рамках реализуемой нами комплексной программы расчетно-экспериментальной отработки топлива ВТГР, дополняют ранее полученные результаты облучения образцов топлива ВТГР до проектных значений выгорания и подтверждают работоспособность разработанной конструкции топлива при нарушении нормальной эксплуатации, позволяют формировать обоснованное понимание проектных пределов эксплуатации топлива ВТГР в обеспечение безопасной эксплуатации реактора ВТГР», - отметил руководитель работ по разработке топлива ВТГР, заместитель генерального директора по науке АО «НИИ НПО «ЛУЧ» Андрей Мокрушин.
На 2025 года специалистами «Росатома» запланирована реализация второго этапа программы реакторных испытаний топлива ВТГР в предельных и аварийных условиях эксплуатации, в рамках которого предварительно облученные до различных выгораний образцы топлива ВТГР будут испытываться в течение длительного времени при температурах до 1800 °С.
Инновационные технологии госкорпорации «Росатом» основаны на передовых достижениях российской атомной науки. Четкое взаимодействие промышленных предприятий с научно-исследовательскими институтами помогает укреплять технологический суверенитет страны, повышать конкурентоспособность отечественной атомной отрасли.
Справка:
Водородная энергетика — одно из приоритетных направлений научно-технологического развития «Росатома». Госкорпорация — один из технологических лидеров мировой экономики, поддерживает глобальную экологическую повестку перехода на низкоуглеродные технологии и реализует стратегическую программу по развитию водородной энергетики в России, которая включает развитие собственных технологических компетенций на всей цепочке поставок водорода и водородосодержащих продуктов, начиная от перспективных методов его производства, таких как электролиз, и заканчивая хранением и транспортировкой до локальных и зарубежных потребителей. Крупнейшие предприятия «Росатома» сегодня разрабатывают эффективные и конкурентоспособные на международном уровне решения в этой области, в том числе новые передовые электролизные системы.Электроэнергетический дивизион госкорпорации «Росатом» (АО «Концерн Росэнергоатом») с 2021 года реализует масштабный инвестиционный проект по разработке технологий водородной энергетики для крупномасштабного производства и потребления водорода и водородосодержащих продуктов. В рамках комплексного проекта ведется разработка технологических решений для создания атомной энерготехнологической станции (АЭТС) с высокотемпературным газоохлаждаемым реактором (ВТГР) и химико-технологической частью (ХТЧ) для производства водородсодержащих продуктов и аммиака (включая разработку технологии производства топлива ВТГР и технологии конверсии метана), разработка линейки высокоэффективных электролизных установок, топливных элементов, систем хранения и транспортировки водорода, а также проводятся исследования по системному обеспечению функционирования и безопасности водородной энергетики.
Работа Научного дивизиона госкорпорации «Росатом» связана с инновационным развитием и технологическим лидерством Госкорпорации. Среди его основных задач до 2030 года — увеличение конкурентоспособности российской продукции и услуг на атомном энергетическом рынке и в сфере радиационных проектов за счет развития технологий и модернизации инфраструктуры, повышение эффективности проводимых исследований и разработок, активная коммерциализация научных результатов. Управляющая компания Научного дивизиона — АО «Росатом Наука» — координирует деятельность десяти научных институтов и центров, которые проводят исследования в области ядерной физики, физики плазмы и лазеров, водородной энергетики, ядерной медицины, новых материалов, адаптивной оптики, газо-, гидро- и термодинамики, радиохимии и многих других.
АО «НИИ НПО «ЛУЧ» (Акционерное общество «Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение «ЛУЧ») решает задачи по разработке и обеспечению атомной промышленности тепловыделяющими элементами и сборками для ядерных энергетических установок, а также создает топливные композиции для твэлов нового поколения. АО «НИИ НПО «ЛУЧ» является уникальным комплексом современных технологий на основе монокристаллических и высокотемпературных материалов. Ключевыми технологиями являются: изготовление плотного ядерного топлива, производство керамического ядерного топлива, электровакуумных приборов и источников тока, лазерной крупногабаритной оптики и адаптивных оптических систем; переработка необлученных ядерных материалов; создание контрольно-измерительных приборов для ядерных установок (термометров сопротивления, термопар, расходомеров, уровнемеров и др.); создание установок получения водорода для «зеленой» энергетики; создание топлива для перспективных реакторных установок (ВТГР, АСММ, ВВЭР-СКД).
