На исследовательских установках Научного дивизиона "Росатома" испытали образцы топлива высокотемпературного газоохлаждаемого реактора (ВТГР, реакторная установка IV поколения) при температурах до 1700°C.
Разработка и расчетно-экспериментальное обоснование топлива ВТГР, а также опытно-промышленной технологии его производства ведется пулом отраслевых предприятий во главе с АО "НИИ НПО "ЛУЧ" с 2021 года по заказу Электроэнергетического дивизиона госкорпорации "Росатом" 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), размещенные в графитовой матрице и упакованные в цилиндрические топливные компакты.
Объектами реакторных испытаний стали образцы топливных компактов ВТГР (графитовые цилиндры с равномерно распределенными по объему сферическими микротвэлами), разработанные и изготовленные специалистами АО "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (АО "НИИ НПО "ЛУЧ", входит в Научный дивизион "Росатома"). До проведения реакторных испытаний в предельных режимах, которые могут достигаться в реакторе в случае нарушения нормальных условий эксплуатации, образцы были облучены в исследовательских реакторах в штатных для этого вида топлива условиях (температурах в диапазоне 1000-1200°C) до различной глубины выгорания.
На площадке научного института "Росатома" в Димитровграде серия реакторных экспериментов проведена с топливными компактами ВТГР, предварительно облученными в реакторе СМ-3 в штатных условиях до глубины выгорания на уровне 4% т.а. и 8% т.а. С использованием специально разработанных специалистами института облучательных устройств предварительно облученные топливные компакты успешно прошли испытания в течение более 500 часов при температуре на уровне 1600°C. Кроме того, образцы топлива ВТГР с выгоранием 8% т.а. были испытаны в еще более экстремальных режимах, подвергнувшись облучению при температуре около 1700°C в течение более 380 часов.
Перед проведением уникального реакторного эксперимента на площадке АО "Институт реакторных материалов" (АО "ИРМ", входит в Научный дивизион "Росатома"), топливные компакты ВТГР были предварительно облучены в реакторе ИВВ-2М до выгорания не менее 12% т.а. (что соответствует среднему проектному выгоранию разрабатываемого в госкорпорации реактора ВТГР). При этом в процессе облучения в штатных условиях доля выхода газообразных продуктов деления из микротвэлов фиксировалась на уровне примерно на порядок меньше, чем зафиксировано в требованиях к топливу ВТГР со стороны Главного конструктора реакторной установки (АО "ОКБМ Африкантов"). По программе реакторного эксперимента специалисты АО "ИРМ" провели испытания одного из облученных топливных компактов в течение примерно 300 часов при температуре на уровне 1600°С.
Во время реакторных экспериментов специалисты научных институтов "Росатома" обеспечивали периодический и онлайн-контроль активности проб газа из облучательных ампул, где размещались объекты испытаний (экспериментальные данные по активности газообразных продуктов деления в объеме ампулы позволяют сделать вывод о сохранении герметичности защитных покрытий микротвэлов в ходе эксперимента).
Обеспечение в ходе облучения образцов топлива ВТГР непрерывного онлайн-контроля активности ключевых газообразных продуктов деления реализовано российскими экспериментаторами впервые в отечественной практике и соответствует лучшим мировым практикам проведения подобных исследований.
"Реализованные специалистами Научного дивизиона в 2025 году уникальные реакторные эксперименты и комплексные послереакторные исследования дополняют массив накопленных к настоящему моменту экспериментальных данных, полученных с 2021 года в рамках комплексной программы расчетно-экспериментального обоснования топлива ВТГР. По результатам реакторных испытаний и послереакторных исследований получено более двадцати образцов топлива ВТГР с достижением выгорания от 3% т.а. до 13% т.а. (включая уникальные эксперименты с облучением при температурах на уровне 1600-1700°С и обеспечением онлайн-контроля выхода продуктов деления). К настоящему моменту мы можем обоснованно говорить о подтверждении заложенных в проекте реакторной установки ВТГР максимальных проектных пределов в части эксплуатации отечественного микросферического топлива", - отметил куратор работ со стороны АО "Концерн Росэнергоатом" Федор Григорьев.
"Сотрудники АО "НИИ НПО "ЛУЧ" создали уникальное топливо ВТГР. Опытные образцы топливных компактов прошли полный спектр дореакторных, реакторных испытаний и послереакторных исследований, которые подтвердили их работоспособность, а также технологичность принятых научно-технических решений. Наши специалисты провели огромную работу. Создали уникальную технологию внешнего гелирования, которая позволяет получать микросферические материалы, в частности сердечник из диоксида урана диаметром 400 микрон. В ходе реализации проекта были изготовлены уникальные единицы оборудования для нанесения TRISO-покрытий на полученные микросферические материалы, собран исключительный научно-технический базис и аналитическая методическая база для контроля качества полученных полупродуктов и конечных изделий. Разработаны и отработаны технологии производства как на установках укрупненной лабораторной производительности, так и на опытно-промышленной линии. Это трудовой успех всего коллектива", - подчеркнул начальник лаборатории, кандидат технических наук Владислав Туманов.
В 2026 году в рамках реализуемого АО "Концерн Росэнергоатом" комплексного инвестиционного проекта по разработке атомной энерготехнологической станции на базе ВТГР специалисты "Росатома" планируют перейти к реакторным испытаниям опытных образцов топлива, изготовленных специалистами АО "НИИ НПО "ЛУЧ" на импортонезависимой опытно-промышленной линии производства топлива ВТГР.
Источник: