Rosatom está desarrollando un proyecto de una central de tecnología nuclear con un reactor de alta temperatura refrigerado por gas y una unidad de producción de hidrógeno. El proyecto supone un nuevo hito en el desarrollo de reactores de gas y tecnologías de hidrógeno.
Antecedentes
La central tecnológica de energía nuclear (CTEN), que actualmente está en desarrollo, tiene varios predecesores. El primero fue el proyecto soviético del reactor experimental ABTU-15 y la planta piloto ABTU-ts-50 con el reactor VGR-50, que estaba destinado a generar electricidad y a la modificación de materiales por radiación (como polietileno, madera, etc.). En la década de 1970, apareció un proyecto piloto del reactor VG-400 para generar electricidad y energía térmica de alto potencial, un reactor modular VGM-200 con elementos combustibles esféricos y se estaba desarrollando el diseño del MVGR-GT utilizando una instalación de turbina a gas de ciclo cerrado. También se completó el diseño conceptual del VTGR-10 para una planta de reactor de baja potencia. Al mismo tiempo, apareció el concepto de energía nuclear del hidrógeno, que implicaba el uso del hidrógeno producido mediante la energía nuclear como portador de energía, en la industria, el transporte y en la vida cotidiana.
En la década de 1980 se adoptó el programa estatal «Energía del Hidrógeno», en el que se desarrollaron proyectos de reactores de gas de alta temperatura para su uso en procesos tecnológicos de alto consumo de energía. Por ejemplo, se desarrolló el proyecto tecnológico VG-400 para la producción de fertilizantes amoniacales. Se esperaba crear cinco complejos basados en reactores de gas de alta temperatura. Pero los cambios drásticos ocurridos en la política y la economía de Rusia en la década de 1990 lo impidieron.
Sin embargo, la idea de crear un proyecto de reactores de gas de alta temperatura permaneció, y entre 1998 y 2012 estuvo en marcha el desarrollo del reactor de ciclo directo de turbina de gas GT-MGR con una potencia de 600 MW. En el proyecto participaron la estadounidense General Atomics, la francesa Framatome y la japonesa Fuji Electric. Gracias a este proyecto se restableció la cooperación de las empresas rusas y se complementaron competencias.
Estado actual
Actualmente, se encuentra en la etapa de anteproyecto un diseño moderno de una central tecnológica de energía nuclear (CTEN) del proyecto de reactores de gas de alta temperatura con un refrigerante de helio y una planta de producción de hidrógeno. Se está seleccionando el lugar para la CTEN y se está desarrollando el diseño técnico de la planta del reactor. La diferencia fundamental entre el desarrollo moderno y los anteriores es que la instalación químico-tecnológica para la producción de hidrógeno está incluida en la CTEN. Por tanto, el producto suministrado por la central no es calor, sino hidrógeno, que puede almacenarse, transportarse y venderse a diversos clientes.
Durante el desarrollo, se produjeron algunos cambios. Por ejemplo, decidieron no utilizar tecnologías extranjeras y se construyó la CTEN únicamente con base en las plantas rusas. La tecnología preferida para la producción de hidrógeno no era la electrólisis, sino la conversión a vapor de metano sin emisiones de CO2. Este proceso ya se probó y en Rusia hay metano y agua para ello. Otro cambio fue la transferencia de calor a la planta de hidrógeno a través de un circuito intermedio o sin él. Por razones de seguridad, decidieron separar físicamente los circuitos del proceso y del reactor con un circuito intermedio de helio. Por lo tanto, una de las próximas preguntas que hay que responder es a qué distancia estarán los circuitos del reactor y de proceso para que ningún suceso en la planta de hidrógeno pueda dañar el reactor.
Parámetros de la CTEN
Se supone que la potencia térmica de la CTEN será de 200 MW. La capacidad de la instalación de hidrógeno se calcula en 110 mil toneladas de hidrógeno al año. Teniendo en cuenta que la CTEN incluirá cuatro reactores refrigerados por gas de alta temperatura y, en consecuencia, cuatro instalaciones, su capacidad térmica total será de 800 MW y 440 mil toneladas de hidrógeno al año.
La temperatura del helio a la entrada del reactor es de 330°C, en la salida de 850°C. El tipo de barras de combustible se eligió teniendo en cuenta los requisitos de autoprotección, de modo que el reactor pudiera apagarse sin activar sistemas de parada y la eliminación del calor residual del reactor apagado no requiriera energía ni acciones de personal. Otro requisito es la capacidad de lograr la mayor potencia con las capacidades existentes de fabricación de la vasija del reactor. Al final, los desarrolladores eligieron para el combustible los conjuntos de combustibles en bloque.
Perspectiva
Se espera que en 2024 el proyecto de la CTEN pase a la fase de inversión, ya se elaboró el proyecto técnico de la planta del reactor, una declaración de intenciones, etc. La fase de desarrollo y concesión de licencias del proyecto de la CTEN se completará según lo previsto en 2028, seguida de la construcción de la primera unidad, que se espera que esté lista en 2032. Está previsto que las unidades restantes se construyan en 2035.
Contexto
El proyecto de la CTEN es uno de los proyectos de inversión del consorcio Rosenergoatom (parte de Rosatom), del tema «Desarrollo de tecnologías nucleares de hidrógeno para la producción y consumo de hidrógeno a gran escala». Además de las CTEN, la preocupación es el desarrollo de tecnologías para la producción de hidrógeno mediante electrólisis utilizando electricidad procedente de centrales nucleares. Ya se ha preparado un prototipo de planta de electrólisis de tipo de unidad modular con membrana de intercambio aniónico con una capacidad de 50 Nm3/h. Y en 2025, en la central nuclear de Kolskaya está previsto poner en funcionamiento un prototipo de pruebas para la producción de hidrógeno por electrólisis con una capacidad de 200 Nm3/h.
