Безопасный ВТГР

Фото из интернета
Фото из интернета

В борьбе за безопасный реактор, а значит, за создание условий, которые исключали бы возможность выхода радиоактивности в окружающее пространство даже при самой тяжелой аварии, связанной с потерей теплоотвода, особое положение занимают высокотемпературные газоохлаждаемые реакторы (ВТГР), или в западной транскрипции HTGR Принципиально новым в этом реакторе является топливо. Оно представляет собой маленькие частички обогащенного урана диаметром порядка 1 мм, закрытые в многослойные оболочки из пироуглерода и карбида кремния. Совокупная толщина оболочек порядка 0.3-0.5 мм. Такие микротвэлчики способны выдерживать очень высокие температуры, до 1600 С и большие выгорания топлива (более 10%) и при этом сохранять герметичность.

Дальше поступают следующим образом. В графитовую матрицу закатывают эти микротвэлы в количестве, примерно, 10%. Из этого графита с микротвэлами изготавливают либо шаровые твэлы диаметром примерно 6 см, либо графитовые блоки, в которых просверливают каналы для теплоносителя. Теплоносителем в таких реакторах является гелий. Эти графитовые блоки или твэлы помещают в активную зону реактора диаметром около 3-4 метров. Если это графитовые шары, то гелий продувают в пространстве между шарами, если графитовые блоки, то в просверленных каналах, и таким способом происходит отвод тепла.

В таких реакторах при аварии, связанной с потерей теплоотвода, удается избежать драматических последствий, обусловленных разгерметизацией микротвэлов. Если гелий перестает отводить тепло, то энерговыделение, вызванное радиоактивным распадом нестабильных продуктов деления, будет отводиться к внешней стенке корпуса реактора за счет механизма теплопроводности. Графит имеет хорошую теплопроводность, и поэтому температуры держатся в допустимых пределах. В реакторах ВТГР можно отвести остаточное тепло от активной зоны, не превысив максимальную температуру в 1600 С. Гелий в рабочем режиме нагревается до температуры около 750 С и выше, что позволяет использовать эти реакторы для получения водорода путем термического разложения воды. По этой причине реакторы ВТГР тесно связывают с развитием водородной энергетики.