В «Росатоме» разработана опытно-промышленная технология производства топлива высокотемпературного газоохлаждаемого реактора
Завершен монтаж и опробование разработанного и изготовленного российскими компаниями основного технологического оборудования для изготовления топлива реакторной установки IV поколения
Специалисты АО «НИИ НПО «ЛУЧ» (г. Подольск, входит в Научный дивизион госкорпорации «Росатом») разработали опытно-промышленную технологию производства топлива для высокотемпературного газоохлаждаемого реактора (ВТГР). Разработка и расчетно-экспериментальное обоснование топлива ВТГР, а также опытно-промышленной технологии его производства ведется отраслевой кооперацией во главе с АО «НИИ НПО «ЛУЧ» с 2021 года по заказу Электроэнергетического дивизиона «Росатома» 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). Микротвэлы размещены в графитовой матрице и упакованы в цилиндрические топливные компакты. По результатам реакторных испытаний и исследований лабораторных образцов топлива ВТГР подтверждено, что материалы и выбранная конструкция топлива позволяют обеспечить удержание образующихся в процессе облучения ядерного топлива газообразных продуктов деления при температуре до 1 600 °С, которая может достигаться при нарушении нормальных условий эксплуатации реактора ВТГР.
Cпециалисты АО «НИИ НПО «ЛУЧ» разработали технологические основы производства топлива ВТГР. Используя макеты и лабораторные образцы оборудования повышенной производительности, выбрали технологические режимы ключевых производственных операций, подготовили технические требования к оборудованию производственной линии. В состав пилотной установки вошли четыре технологических участка и более 20 позиций уникального оборудования, которое специально разработали и изготовили российские компании, в том числе организации атомной отрасли. По производительности (объёму партии) и составу оборудования данная установка сопоставима с производственной цепочкой топливного завода. Также на площадке разместили аналитическое оборудование и установки для контроля качества изготовления топлива ВТГР, включая российский рентгеновский томограф для онлайн-контроля равномерности распределения микротвэлов в топливном компакте.
К настоящему моменту на площадке АО «НИИ НПО «ЛУЧ» создана импортонезависимая опытно-промышленная линия по производству топлива ВТГР проектной производительностью 250 тыс. топливных компактов в год. Её запуск и промышленное освоение в перспективе позволят гарантировать топливообеспечение головного энергоблока АЭТС с ВТГР и ХТЧ.
«Создание опытно-промышленной линии по производству топлива ВТГР позволяет обеспечить надежный фундамент для дальнейшей проработки и реализации проекта по сооружению в будущем пилотной АЭТС с ВТГР и ХТЧ. Кроме того, создание и промышленное освоение отечественной технологии производства микротоплива с многослойными защитными покрытиями (TRISO-топлива) открывает перспективы использования данного вида ядерного топлива в иных инновационных реакторных проектах повышенной безопасности», — отметил руководитель работ по разработке топлива ВТГР, заместитель генерального директора по науке АО «НИИ НПО «ЛУЧ» Андрей Мокрушин.
На 2025 год специалисты АО «НИИ НПО «ЛУЧ» запланировали работы по освоению и отработке опытно-промышленного производства топлива ВТГР с выпуском опытных партий микротвэлов и топливных компактов. Часть из них они направят на проведение ресурсных реакторных испытаний и послереакторных исследований.
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 водородсодержащих 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 водородсодержащих 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).
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.
