Росатом испытал элементы для ВТГР: углеродный композит выдерживает до 1300 °С

Российский материал подтвердил экстремальную жаропрочность

Госкорпорация «Росатом» успешно завершила очередной важный этап в разработке высокотемпературного газоохлаждаемого реактора (ВТГР): проведены испытания полноразмерных макетов отдельных элементов его конструкции, изготовленных из отечественного углеродного материала. Эти испытания подтвердили готовность компонентов работать в условиях экстремально высоких температур, характерных для реакторов нового поколения. Ранее лабораторные образцы этого материала продемонстрировали способность выдерживать нагрев до 1300 °С.

Финальная стадия тестирования включала создание и проверку работоспособности полноразмерных макетов, что является критическим шагом перед переходом к серийному производству. Особое внимание было уделено теплофизическим свойствам материала, особенно после воздействия радиации, что позволяет получить необходимый набор данных для расчетного обоснования их применения в активной зоне реактора.

Ключевые компоненты для ВТГР

В ходе заключительного этапа работы конструкторы и технологи «Росатома» сосредоточились на изготовлении и проверке двух ключевых компонентов. Был создан полноразмерный опорный элемент высотой 1650 мм, который будет служить основанием для активной зоны, состоящей из графитовых тепловыделяющих сборок. Кроме того, испытан рабочий орган системы управления и защиты (СУЗ) — сложная, длинномерная гибкая конструкция, собираемая из секций высотой по 500 мм каждая.

Успешные испытания этих макетов, проведенные на предприятиях Госкорпорации, демонстрируют отработку не только самого материала, но и технологии его промышленного изготовления. Как отметили в «Росатоме», отработка велась с использованием уже имеющегося на площадке технологического партнера промышленного оборудования, что должно значительно упростить масштабирование производства.

ВТГР как основа для энерготехнологической станции

Разработка ВТГР — это не просто создание нового типа энергоблока. Высокотемпературный газоохлаждаемый реактор рассматривается как ключевой элемент будущей атомной энерготехнологической станции (АЭТС). Главная особенность таких реакторов заключается в их способности выдавать тепло не только для выработки электроэнергии, но и для высокотемпературных технологических процессов.

«Росатом» активно развивает направление водородной энергетики, и ВТГР идеально вписывается в эту стратегию. АЭТС, построенная на базе ВТГР, будет включать химико-технологическую часть, предназначенную для крупномасштабного производства водородсодержащих продуктов, включая аммиак. Высокая температура теплоносителя, которую способны обеспечить эти реакторы, является залогом высокого коэффициента полезного действия и экономической целесообразности таких химических производств.

Инновационные материалы и соисполнители

Углерод-углеродный композиционный материал, использованный для элементов конструкции, является отечественной разработкой, критически важной для обеспечения долговечности и безопасности реактора при таких температурах. Впервые интерес к реакторам на основе гелиевого охлаждения и графитовой активной зоны (прообразы ВТГР) возник еще в середине XX века, но сегодня интерес к ним вновь возрос из-за востребованности чистого водорода и промышленных высокотемпературных процессов.

В исследованиях свойств различных марок материалов, начавшихся с 2023 года, помимо профильных предприятий «Росатома», участвуют специалисты АО «ОКБМ Африкантов» (Машиностроительный дивизион), выступающие в роли соисполнителя. Куратор проекта со стороны Концерн Росэнергоатом Фёдор Григорьев подчеркнул, что наработанный опыт в изготовлении элементов конструкции ВТГР с использованием существующей базы оборудования может быть применен и для других перспективных инновационных проектов атомной отрасли.

«Важно подчеркнуть, что отработка технологии изготовления элементов конструкции реактора ВТГР велась с использованием имеющегося на площадке технологического партнера промышленного оборудования. Это позволит в дальнейшем применять полученный опыт не только для изготовления иных элементов конструкции реактора ВТГР, но и использовать технологию в других инновационных проектах российской атомной отрасли», – отметил Фёдор Григорьев.

Следующим практическим шагом в рамках проекта названо расширение номенклатуры изготавливаемых элементов конструкции и последующее подтверждение их эксплуатационных характеристик. Таким образом, успешное завершение текущего этапа испытаний приближает Россию к созданию промышленных образцов АЭТС, способных обеспечить не только энергетические нужды, но и потребности химической промышленности в продуктах с низким углеродным следом.