A Rosatom está desenvolvendo um projeto de usina nuclear com um reator de alta temperatura resfriado a gás e uma unidade de produção de hidrogênio. O projeto representa um novo marco no desenvolvimento de reatores a gás e tecnologias de hidrogênio.

Histórico

A usina nuclear, que está atualmente em desenvolvimento, tem vários antecessores. O primeiro foi o projeto soviético do reator experimental ABTU-15 e a planta piloto ABTU-ts-50 com o reator VGR-50, que se destinava à geração de eletricidade e à modificação de materiais por radiação (como polietileno, madeira etc.). Na década de 1970, surgiu um projeto piloto do reator VG-400 para geração de eletricidade e energia térmica de alto potencial, um reator modular VGM-200 com elementos esféricos de combustível, e o projeto do MVGR-GT usando uma instalação de turbina a gás de ciclo fechado estava em desenvolvimento. O projeto conceitual do VTGR-10 para uma usina de reator de baixa potência também foi concluído. Ao mesmo tempo, o conceito de energia nuclear de hidrogênio, que envolve o uso de hidrogênio produzido por energia nuclear como transportador de energia, surgiu na indústria, no transporte e na vida cotidiana.

Na década de 1980, foi adotado o programa estatal “Energia do Hidrogênio”, no qual foram desenvolvidos projetos de reatores a gás de alta temperatura (HTGR) para uso em processos tecnológicos com uso intensivo de energia. Por exemplo, o projeto de tecnologia VG-400 foi desenvolvido para a produção de fertilizantes de amônia. A expectativa era criar cinco complexos baseados em reatores a gás de alta temperatura (HTGR). Mas as mudanças drásticas na política e na economia da Rússia na década de 1990 impediram que isso acontecesse.

No entanto, a ideia de criar um HTGR permaneceu e, entre 1998-2012, se deu o desenvolvimento do ciclo de turbina a gás direto GT-MGR com uma potência de 600 MW. O projeto envolveu a General Atomics, dos EUA, a Framatome, da França, e a Fuji Electric, do Japão. Graças a esse projeto, a cooperação das empresas russas foi restabelecida e as competências foram complementadas.

Status atual

Atualmente, o projeto de uma usina nuclear de última geração com um HTGR resfriado a hélio e uma unidade de produção de hidrogênio está em fase de pré-projeto. O local para a usina nuclear está sendo selecionado e o projeto técnico da planta do reator está sendo desenvolvido. A diferença fundamental entre o desenvolvimento moderno e os anteriores é que a instalação químico-tecnológica para a produção de hidrogênio está incluída na usina. Portanto, o produto fornecido pela usina não é o calor, mas o hidrogênio, que pode ser armazenado, transportado e vendido a vários clientes.

Durante o desenvolvimento, ocorreram algumas mudanças. Por exemplo, eles decidiram não usar tecnologias estrangeiras e a usina foi construída exclusivamente com base em plantas russas. A tecnologia preferida para a produção de hidrogênio não foi a eletrólise, mas a conversão a vapor do metano sem emissões de CO2. Esse processo já foi testado e na Rússia há metano e água para isso. Outra mudança foi a transferência de calor para a usina de hidrogênio por meio de um circuito intermediário ou sem ele. Por motivos de segurança, eles decidiram separar fisicamente os circuitos do processo e do reator com um circuito intermediário de hélio. Portanto, uma das próximas perguntas a serem respondidas é qual será a distância entre o reator e os circuitos de processo para que nenhum evento na usina de hidrogênio possa danificar o reator.

Parâmetros da usina

Presume-se que capacidade térmica do HTGR será de 200 MW. A capacidade da instalação de hidrogênio é estimada em 110.000 toneladas de hidrogênio por ano. Levando em conta que a usina incluirá quatro reatores de alta temperatura resfriados a gás e, consequentemente, quatro instalações, a capacidade térmica total da usina será de 800 MW e 440 mil toneladas de hidrogênio por ano.

A temperatura do hélio na entrada do reator é de 330°C e na saída é de 850°C. O tipo de varetas de combustível foi escolhido levando-se em conta os requisitos de autoproteção, de modo que o reator pudesse ser desligado sem ativar os sistemas de desligamento e a remoção do calor residual do reator desligado não exigisse energia e ações de pessoal. Outro requisito é a capacidade de atingir a maior potência com os recursos existentes de fabricação do vaso do reator. No final, os desenvolvedores escolheram conjuntos de combustível em bloco como combustível.

Perspectiva

Espera-se que o projeto da usina passe para a fase de investimento em 2024: o projeto técnico da usina do reator, uma declaração de intenções etc. já foram preparados. A fase de desenvolvimento e licenciamento do projeto da usina será concluída, conforme planejado, em 2028, seguida pela construção da primeira unidade, que deverá estar pronta em 2032. As unidades restantes estão programadas para serem construídas em 2035.

Contexto

O projeto da usina é um dos projetos de investimento da Rosenergoatom (parte da Rosatom), sob o tema ” Desenvolvimento de tecnologias de energia nuclear de hidrogênio para produção e consumo em larga escala de hidrogênio “. Além das usinas, a preocupação é o desenvolvimento de tecnologias para a produção de hidrogênio por eletrólise usando eletricidade de usinas nucleares. Já foi preparado um protótipo de uma planta de eletrólise do tipo unidade modular com uma membrana de troca aniônica com capacidade de 50 Nm3/h. E em 2025, um protótipo de teste para a produção de hidrogênio por eletrólise com capacidade de 200 Nm3/h está planejado para ser colocado em operação na usina nuclear de Kola.