В настоящее время атомная энергетика на основе технологии водо-водяных реакторов занимает достойное место в сфере производства электроэнергии. Развитие быстрых реакторов обеспечивает более устойчивое положение атомной энергетики в этой сфере. Между тем более 60 % всех топливных ресурсов используется в промышленности для получения технологического тепла, на транспорте в качестве топлива для двигателей и для коммунального теплоснабжения.
Расширение рынка атомной энергетики в «неэлектрической сфере» возможно путем внедрения высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов. Конструктивные особенности этих реакторов позволяют получить температуры гелиевого теплоносителя до 950°С, что было доказано опытом эксплуатации зарубежных газоохлаждаемых реакторов.
Эта особенность позволяет использовать это тепло в различных отраслях промышленности (химия, нефтехимия, нефтепереработка, интенсификация добычи вязкой нефти, металлургия и т.д.).
Высокая температура позволяет реализовать производство водорода, как топливо для транспорта и как химического реагента в промышленности из воды.
Перспективным представляется реализация прямого газотурбинного цикла с высоким КПД (~50%) с одновременным использованием сбросного тепла для коммунального теплоснабжения.
Разработками в области высокотемпературных реакторов АО «ОКБМ Африкантов» занимается более 40 лет. На предприятии выполнен значительный объем НИР и ОКР, в кооперации было создано более 70 стендов в обоснование проектов ВТГР.
Совместно с Российскими предприятиями разработан ряд проектов ВТГР различного назначения и уровня мощности: атомная станция для комбинированой выработки технологического тепла и электроэнергии в паротурбинном цикле ВГ-400, модульный реактор для производства технологического тепла с температурой до 900°С и электроэнергии ВГМ, атомная станция для энергоснабжения типового нефтеперерабатывающего комбината ВГМ-П, высокотемпературный модульный реактор с замкнутым газотурбинным циклом для производства электроэнергии ГТ-МГР, модульный ВТГР для технологического применения МГР-Т. Научным руководителем проектов является НИЦ «Курчатовский институт». Современные проекты высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов модульного типа имеют единичную мощность до ~ 600 МВт.
Для испытаний уникального оборудования используются большие экспериментальные стенды
Безопасность
Безопасность и достижение высоких температур на выходе из реактора реализуются за счет использования:
- инертного, неактивируемого гелиевого теплоносителя;
- топлива на основе сферических микрочастиц с многослойными термо- и радиационностойкими покрытиями, которые надежно удерживают продукты деления во всех режимах работы, включая аварийные;
- отрицательных обратных связей по температуре топлива и мощности;
- термостойких конструкционных материалов активной зоны и отражателей на основе графита.
ВТГР 2
Гибкий топливный цикл технологии ВТГР позволяет использовать топливо на основе урана, плутония, тория, включая МОХ без изменения конструкции активной зоны и обеспечивать его глубокое выгорание. Глубокое выгорание исключает возможность использования начинки твэл в военных целях.
ВТГР может иметь активную зону на основе призматических тепловыделяющих сборок с остановками на перегрузку или шаровых, которые можно перегружать без снижения мощности реактора.
Сферический микротвэл
Области применения ВТГР
- Энерготехнологическое применение
Cнабжение теплом технологических производств в различных энергоемких отраслях промышленности. Переход к экологически чистой водородной энергетике и «водородной экономике». Атомно-водородная концепция на базе ВТГР эффективнее других технологий решит задачи крупномасштабного производства пресной воды. Исключительные свойства водорода обеспечивают ему широкую перспективу применения в различных областях энергетики, на транспорте и в промышленности. - Электрогенерация
Высокоэффективное производство электроэнергии — объединение ВТГР с газотурбинным или паротурбинным циклом сверхкритических параметров с температурой пара до ~600°С. КПД производства электроэнергии до 50% для потребителей малой и средней мощности. - Когенерация
Совместная выработка электро- и теплогенерации. Широкий диапазон возможностей генерирования и утилизации энергии приближают коэффициент использования тепла ВТГР к 100%.
Варианты применения ВТГР
Варианты применения ВТГР малой мощности
Размещение в едином блоке реактора и газотурбинной установки с гелиевой турбиной может использоваться в качестве компактных автономных энергоисточников для надводных, подводных и труднодоступных наземных объектов, отделенных от внешней инфраструктуры.
Автономный энергоисточник для подводных и труднодоступных наземных объектов
Пример компоновки блока подледной буровой установки для электроснабжения в условиях Арктики
Технические решения, заложенные в проект ВТГР и ГТ-МГР, обеспечены правовой охраной и на сегодняшний день АО «ОКБМ Африкантов» является правообладателем:
-
1 изобретения,
-
9 программ для ЭВМ,
- 1 базы данных,
- 41 секрета производства (ноу-хау).
