В "Росатоме" завершен цикл испытаний топлива ВТГР в экстремальных условиях

Эти испытания проводились при экстремально высоких температурах, достигающих 1700 градусов Цельсия, что подтверждает надежность и перспективность разработанных материалов, сообщает госкорпорация.

Данные работы реализуются в рамках масштабного инвестиционного проекта, осуществляемого АО "Концерн Росэнергоатом", направленного на создание инновационной атомной энерготехнологической станции с использованием передовых технологий ВТГР. Этот проект является частью стратегии по развитию безопасных и эффективных реакторных установок нового поколения, способных значительно повысить эффективность и экологичность атомной энергетики.

В качестве объектов испытаний выступили топливные компакты ВТГР — графитовые цилиндры, внутри которых равномерно распределены сферические микротвэлы. Эти микротвэлы были разработаны в АО "НИИ НПО "ЛУЧ", входящем в состав Научного дивизиона "Росатома". Такая конструкция топлива обеспечивает стабильную работу реактора при высоких температурах и улучшает характеристики безопасности.

Успешное завершение испытаний свидетельствует о высоком уровне научно-технической подготовки и инновационном потенциале российских предприятий в области атомной энергетики. Внедрение ВТГР IV поколения откроет новые возможности для развития энергоэффективных и экологически чистых технологий, что имеет большое значение для устойчивого развития энергетического сектора страны в долгосрочной перспективе.

Перед началом проведения реакторных испытаний в экстремальных режимах, которые могут возникнуть при нарушении нормальных условий эксплуатации реактора, была проведена тщательная подготовка образцов топлива. Эти образцы подвергались облучению в исследовательских реакторах при стандартных для данного типа топлива условиях, включая температуры в диапазоне от 1000 до 1200 °C, до достижения различных степеней выгорания. Такой подход позволил получить данные о поведении топлива при типичных эксплуатационных параметрах и заложить основу для последующего анализа его устойчивости в более жестких режимах.

В частности, перед проведением реакторного эксперимента на площадке АО «Институт реакторных материалов», входящего в Научный дивизион «Росатома», топливные компакты высокотемпературного газоохлаждаемого реактора (ВТГР) были предварительно облучены в исследовательском реакторе ИВВ-2М. Облучение продолжалось до достижения выгорания не менее 12% тяжелых атомов, что соответствует среднему проектному выгоранию топлива, разрабатываемого для ВТГР в рамках госкорпорации. Такой уровень выгорания является ключевым параметром, отражающим степень использования ядерного топлива и его готовность к испытаниям в условиях, максимально приближенных к реальным рабочим ситуациям.

Данный этап подготовки является критически важным для обеспечения надежности и безопасности реакторных испытаний, поскольку позволяет оценить поведение топлива при высоких температурах и степенях выгорания, а также выявить возможные механизмы деградации и отказов. В дальнейшем полученные данные будут использованы для оптимизации конструкции топлива и повышения эффективности эксплуатации ВТГР, что в конечном итоге способствует развитию ядерной энергетики и укреплению технологической базы госкорпорации. Таким образом, комплексный подход к подготовке и проведению испытаний обеспечивает высокий уровень контроля и прогнозируемости работы реактора в предельных режимах.

В современных условиях ядерных исследований особое внимание уделяется контролю качества и безопасности топливных материалов для реакторных установок. В рамках одного из последних экспериментов было установлено, что при облучении в штатных условиях доля выхода газообразных продуктов деления из микротвэлов составляет примерно на порядок меньше, чем это предусмотрено требованиями главного конструктора реакторной установки к топливу ВТГР, разработанному АО "ОКБМ Африкантов". Это свидетельствует о высокой эффективности и надежности используемых топливных компактов.

В ходе реализации экспериментальной программы специалисты АО "ИРМ" провели длительные испытания одного из облученных топливных компактов, поддерживая его в рабочем состоянии около 300 часов при температуре порядка 1600 градусов Цельсия. Такие условия максимально приближены к реальным эксплуатационным режимам, что позволяет получить достоверные данные о поведении топлива в экстремальных условиях.

Кроме того, во время реакторных экспериментов сотрудники научных институтов, входящих в структуру "Росатома", осуществляли как периодический, так и онлайн-мониторинг активности газовых проб, взятых из облучательных ампул, где размещались исследуемые образцы. Такой комплексный подход к контролю обеспечивает своевременное выявление любых отклонений и способствует повышению безопасности и эффективности реакторных установок в целом. В итоге полученные результаты служат важной основой для дальнейшего совершенствования ядерных технологий и разработки новых видов топлива.

Современные методы контроля и анализа поведения материалов в экстремальных условиях играют ключевую роль в развитии ядерной энергетики и безопасности реакторов. В частности, эксперименты, направленные на изучение активности газообразных продуктов деления в объеме ампулы, предоставляют ценные данные о состоянии защитных покрытий микротвэлов в процессе испытаний. Полученные результаты свидетельствуют о том, что герметичность этих покрытий сохраняется на протяжении всего эксперимента, что является важным показателем надежности и долговечности топливных элементов.

Особое внимание уделяется обеспечению непрерывного онлайн-мониторинга активности ключевых газообразных продуктов деления во время облучения образцов топлива высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов (ВТГР). Российские исследователи впервые внедрили такую систему контроля в отечественной практике, что позволяет в реальном времени отслеживать изменения и своевременно реагировать на возможные отклонения. Этот подход соответствует лучшим мировым стандартам и методологиям проведения подобных исследований, что подчеркивает высокий уровень научно-технической базы и инноваций в российской ядерной отрасли.

Таким образом, внедрение современных технологий мониторинга и анализ полученных экспериментальных данных открывает новые возможности для повышения безопасности и эффективности эксплуатации ядерного топлива. Дальнейшее развитие подобных методов позволит не только улучшить качество исследований, но и обеспечить более надежную защиту окружающей среды и населения от потенциальных рисков, связанных с ядерной энергетикой.

В последние годы отечественная ядерная промышленность достигла значительных успехов в разработке и испытаниях микросферического топлива для высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов (ВТГР). По результатам комплексных реакторных испытаний и последующих исследований было получено более двадцати образцов топлива ВТГР, которые продемонстрировали выгорание тяжелых атомов в диапазоне от 3 % до 13 %. Эти показатели свидетельствуют о высокой эффективности и надежности разработанных топливных композиций.

Как отметил Григорьев, данные результаты позволяют с уверенностью говорить о подтверждении максимальных проектных параметров эксплуатации отечественного микросферического топлива, заложенных в проект реакторной установки ВТГР. Это важный шаг вперед, который открывает новые перспективы для развития отечественных ядерных технологий и повышения безопасности эксплуатации реакторов.

Кроме того, начальник лаборатории АО "НИИ НПО "ЛУЧ" Владислав Туманов подчеркнул, что испытания опытных образцов топливных компактов не только подтвердили их работоспособность в условиях, близких к реальным, но и доказали технологичность примененных научно-технических решений. Это означает, что разработанные методики производства и контроля качества топлива соответствуют высоким стандартам и могут быть внедрены в промышленное производство.

Таким образом, достигнутые результаты свидетельствуют о значительном прогрессе в области разработки микросферического топлива для ВТГР, что способствует укреплению позиций отечественной ядерной отрасли на международной арене и обеспечивает надежное топливо для будущих поколений реакторов. Продолжение исследований и внедрение новых технологий позволит еще более повысить эффективность и безопасность ядерных установок.

В современном научно-техническом прогрессе ключевую роль играют инновационные методы производства материалов с уникальными свойствами. Наши специалисты проделали колоссальную работу, направленную на создание передовой технологии внешнего гелирования, которая открывает новые горизонты в производстве микросферических материалов. Эта технология позволяет получать микросферы, в частности сердечники из диоксида урана диаметром около 400 микрон, что является значительным достижением в области материаловедения и ядерных технологий.

В процессе реализации проекта была разработана и изготовлена уникальная специализированная аппаратура для нанесения TRISO-покрытий на микросферические материалы. Данная технология обеспечивает высокую надежность и качество конечных изделий, что крайне важно для их применения в различных отраслях. Кроме того, был создан исключительный научно-технический базис, а также аналитическая методическая база для строгого контроля качества как полупродуктов, так и готовой продукции. Это позволило гарантировать стабильность и воспроизводимость производственных процессов.

Особое внимание уделялось разработке и оптимизации технологий производства на разных уровнях: от лабораторных установок с укрупненной производительностью до опытно-промышленных линий. Такой комплексный подход обеспечил плавный переход от экспериментальной стадии к промышленному масштабу, что является важным этапом внедрения инноваций в производство. По словам Туманова, эти достижения стали результатом слаженной работы всего коллектива, чья самоотверженность и профессионализм позволили реализовать столь амбициозный проект. В итоге созданные технологии и оборудование открывают новые перспективы для развития отрасли и повышения эффективности производства.

Важным этапом в развитии ядерной энергетики России станет переход к испытаниям новых видов топлива для высокотемпературных газоохладных реакторов (ВТГР), запланированный на 2026 год. В этот период специалисты "Росатома" намерены начать реакторные испытания опытных образцов топлива, которые были разработаны и изготовлены на полностью импортонезависимой опытно-промышленной линии. Эта линия производства функционирует в АО "НИИ НПО "ЛУЧ" и представляет собой современное технологическое решение, обеспечивающее высокое качество и безопасность топлива. Реализация данного проекта позволит укрепить технологическую самостоятельность России в сфере ядерных технологий и повысить эффективность использования ВТГР. Кроме того, успешные испытания станут важным шагом на пути к внедрению новых реакторных систем, способных обеспечить устойчивое и экологически чистое энергоснабжение в будущем. Таким образом, начало реакторных испытаний опытных образцов топлива в 2026 году откроет новые перспективы для отечественной атомной промышленности и укрепит позиции России на международном рынке ядерных технологий.

Источник и фото - ria.ru