Росатом разрабатывает проект атомной энерготехнологической станции с высокотемпературным газоохлаждаемым реактором и установкой для производства водорода. Проект – новый виток в развитии как газовых реакторов, так и водородных технологий.
Предыстория
У разрабатываемой сейчас атомной энерготехнологической станции (АЭТС) несколько предшественников. Первым стал советский проект экспериментального реактора АБТУ-15 и опытно-промышленной установки АБТУ-ц-50 с реактором ВГР-50. Он предназначался для выработки электроэнергии и радиационной модификации материалов (полиэтилена, древесины и проч.). В 1970-е годы появились опытно-промышленный проект реактора ВГ-400 для выработки электроэнергии и высокопотенциальной тепловой энергии, модульный реактор ВГМ-200 с шаровыми твэлами, шли проектные разработки МВГР-ГТ с использованием газотурбинной установки замкнутого цикла. Также был выполнен концептуальный проект ВТГР-10 для реакторной установки малой мощности. Тогда же появилась концепция атомно-водородной энергетики, подразумевающая использование произведенного с помощью атомных мощностей водорода как энергоносителя – в промышленности, транспорте и в быту.
В 1980-е годы была принята госпрограмма «Водородная энергетика», где проекты высокотемпературных газовых реакторов (ВТГР) разрабатывались для использования в энергоемких технологических процессах. Например, был разработан технологический проект ВГ-400 для производства аммиачных удобрений. Предполагалось, что будет создано пять комплексов на базе ВТГР. Но помешали резкие изменения в политике и экономике России в 1990-е годы.
Однако идея создать ВТГР осталась, и в 1998 – 2012 годах шла разработка реактора с прямым газотурбинным циклом ГТ-МГР мощностью 600 МВт. В проекте участвовали американская General Atomics, французская Framatome и японская Fuji Electric. Благодаря ему удалось восстановить кооперацию российских предприятий и дополнить компетенции.
Текущее состояние
В настоящее время современный проект АЭТС с ВТГР с гелиевым теплоносителем и установкой по производству водорода находится на предпроектной стадии. Выбирается площадка для размещения АЭТС, идет разработка технического проекта реакторной установки. Принципиальное отличие современной разработки от предыдущих в том, что химико-технологическая установка по производству водорода включена в состав АЭТС. Соответственно, и продукт, поставляемый станцией, — это не тепло, а водород, который можно хранить, перевозить и продавать различным клиентам.
При разработке пройдены несколько развилок. Например, решили не использовать зарубежные технологии, построив АЭТС только с помощью российских. Предпочтительной технологией производства водорода стал не электролиз, а паровая конверсия метана без выбросов СО2. Этот процесс уже отработан, в России для него есть и метан, и вода. Еще одна развилка – передача тепла в водородную установку через промежуточный контур или без него. Из соображений безопасности решили физически разделить технологический и реакторный контуры промежуточным гелиевым контуром. Поэтому один из следующих вопросов, на которые надо дать ответ, – на каком расстоянии будут располагаться реакторный и технологический контуры, чтобы никакие события на водородной установке не смогли повредить реактор.
Параметры АЭТС
Предполагается, что тепловая мощность ВТГР будет составлять 200 МВт. Мощность водородной установки определена в 110 тыс. тонн водорода в год. С учетом того, что АЭТС будет включать четыре ВТГР и, соответственно, четыре установки, ее совокупная тепловая мощность будет составлять 800 МВт и 440 тыс. тонн водорода в год.
Температура гелия на входе в реактор – 330℃, на выходе — 850℃. Тип твэлов выбирался с учетом требований самозащищенности – чтобы реактор глушился без срабатывания систем останова, а отвод остаточного тепла от заглушенного реактора не требовал энергии и действий персонала. Еще одно требование – возможность достижения большей мощности при существующих возможностях изготовления корпуса реактора. В итоге разработчики выбрали в качестве топлива блочные ТВС.
Перспектива
Предполагается, что в 2024 году проект АЭТС будет доведен до инвестиционной стадии: созданы технический проект реакторной установки, декларация о намерениях и проч. Этап разработки и лицензирования проекта АЭТС завершится по плану в 2028 году, затем – строительство первого блока. Предполагается, что он должен быть построен в 2032 году. Остальные блоки по плану должны быть построены в 2035 году.
Контекст
Проект АЭТС – один из инвестиционных проектов концерна «Росэнергоатом» (входит в Росатом), объединенных темой «Разработка технологий атомно-водородной энергетики для крупномасштабного производства и потребления водорода». Кроме АЭТС, концерн разрабатывает технологии производства водорода методом электролиза с использованием электроэнергии АЭС. Уже готов опытный образец электролизной установки блочно-модульного типа с анионообменной мембраной производительностью 50 Нм3/ч. А в 2025 году на Кольской АЭС планируется ввести в эксплуатацию стендовый испытательный комплекс по электролизному производству водорода производительностью 200 Нм3/ч.
