Горячее предложение: атомные реакторы придут на заводы и фабрики

Китайская Chinergy 14 сентября подписала соглашение с Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ) о сотрудничестве в области высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов (ВТГР, или англ. HTGR). Стороны намерены способствовать появлению производящих тепло атомных реакторов на промышленных предприятиях по всему миру.

Плюсы технологии

ВТГР отличаются способностью работать при очень высокой температуре. Полученное тепло можно направлять на производство электроэнергии, водорода, технологического пара для отопления цехов, опреснение воды и проч.

В конструкцию заложен принцип «неотъемлемой безопасности»: даже при полной потере охлаждения реактор самостоятельно поддерживает безопасное состояние — риск расплавления активной зоны или утечки радиоактивности исключен.

В качестве теплоносителя в ВТГР используется инертный газ гелий, а не вода. То есть станция меньше зависит от крупных водных источников. Это важно для регионов с дефицитом водных ресурсов. В общем, неудивительно, что интерес к технологии растет.

Китайский путь

В КНР с 2023 года работают два высокотемпературных газоохлаждаемых реактора четвертого поколения (HTR-PM) тепловой мощностью 250 МВт — оба на АЭС «Шидаовань». Тепло передается на станции, которые снабжают жилые районы в городе Жунчэне в провинции Шаньдун.

В апреле 2024 года на HTR-PM провели испытание с полным отключением внешнего питания — реакторы охладились сами, состояние топлива не ухудшилось.

Chinergy и партнеры прорабатывают экспортную версию реактора — HTR-PM600. Шесть модулей HTR-PM подключены к одной паровой турбине мощностью 650 МВт (э). Параметры проекта, его безопасность и основные компоненты те же, что у реакторов на АЭС «Шидаовань».

В январе этого года в провинции Цзянсу стартовало сооружение АЭС «Сюйвэй». Первая очередь — комплекс с реакторами двух типов: ВТГР мощностью 660 МВт (э) интегрируется с двумя водо-водяными реакторами третьего поколения мощностью по 1208 МВт (э). Станция располагается в непосредственной близости от огромной нефтехимической базы и, по планам, будет ежегодно поставлять 32,5 млн перегретого промышленного пара для химических производств и 11,5 млрд кВт·ч электроэнергии.

В декабре 2025 года Chinergy создала альянс промышленных цепочек ВТГР, объединяющий более 60 организаций — проектировщиков, производителей топлива, строителей. Альянс должен продвигать технологию к многоцелевому применению: выработка электроэнергии, промышленного тепла, водорода и использование в нефтехимии.

Российские разработки

В СССР и России было несколько проектов станций с ВТГР, но по разным причинам до недавнего времени в реализацию они не пошли.

С 2021 года «Росатом» на собственные средства ведет проект атомной энерготехнологической станции с высокотемпературным газоохлаждаемым реактором и химико-технологической частью (АЭТС с ВТГР и ХТЧ) для производства водорода и водородсодержащих продуктов с минимальным углеродным следом. В основе проекта — российские технологии и оборудование. «Росэнергоатом» в рамках собственной инвестпрограммы провел в 2021–2025 годах научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в обоснование возможности создания такого комплекса, который обеспечит технологический паритет со странами — лидерами в области ВТГР. Результаты были представлены в январе этого года на совещании с гендиректором «Росатома» Алексеем Лихачевым.

Установка тепловой мощностью 200 МВт будет производить высокопотенциальное тепло (температура гелиевого теплоносителя на выходе — 850 °C) для генерации перегретого пара (750 °C) и передачи его промышленному потребителю. Сейчас под контролем Минпромторга и «Росатома» ведется системный анализ возможностей включения разработок по проекту АЭТС с ВТГР и ХТЧ в промышленные технологические цепочки.

Перспективы распространения

Соглашение Chinergy и МАГАТЭ позволит китайцам делиться экспертизой, формировать международные стандарты безопасности под свои технологии и предлагать развивающимся странам, прежде всего на Ближнем Востоке и в Юго-Восточной Азии, комплексы с ВТГР для генерации тепла и опреснения воды. Известно, что Пекин ведет на этот счет переговоры с Саудовской Аравией, Индонезией, ОАЭ, ЮАР и Иорданией. Идею тиражирования ВТГР собственного дизайна Китай сделал частью масштабной внешнеэкономической доктрины «Один пояс — один путь». А сотрудничество с МАГАТЭ создает международный канал для продвижения технологии ВТГР и повышения доверия к ней.

КАК ЗАКАЛЯЛСЯ ВТГР

Идею высокотемпературного реактора с шарообразным топливом еще в 1944 году высказал американский физик Фаррингтон Дэниэлс.

Первый в мире экспериментальный ВТГР Dragon тепловой мощностью 20 МВт запустили в 1964 году в исследовательском центре «Уинфрит» в Великобритании. Там впервые применили сферическое трехструктурное изотропное топливо TRISO. В TRISO делящийся материал (обычно диоксид урана) окружен слоями пироуглерода и карбида кремния. Такая структура удерживает продукты деления даже при высокой температуре, что делает топливо особенно устойчивым к авариям.

В 1998 году в японском научном центре «Оараи» заработал исследовательский ВТГР тепловой мощностью 30 МВт. На нем температура теплоносителя на выходе достигла предельно высокого показателя — 950 °C.