На фоне растущих требований к энергобезопасности и экологичности атомная энергетика переживает качественный сдвиг. Одним из ключевых направлений становится развитие высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов (ВТГР) — систем, которые обещают повысить безопасность и экономическую отдачу. Неотъемлемая часть этого прогресса — разработка топлива, способного выдержать экстремальные температуры и сохранять герметичность. Ученые НИИ НПО «Луч» (в составе госкорпорации «Росатом») представили результаты масштабных испытаний топливных компактов для ВТГР, подтвердивших их выдающиеся эксплуатационные свойства.

Топливные компакты для ВТГР — это сложные композитные изделия, принципиально отличающиеся от привычных таблеток диоксида урана, применяемых в ВВЭР. В основе лежат микротопливные TRISO-частицы: урановое ядро (диоксид или оксикарбид урана) окружено несколькими плотными слоями — пиролитического углерода и карбида кремния. Эти миниконтейнеры равномерно распределяют в графитовой матрице и прессуются в цилиндрические компакты.Такая мультиструктурная архитектура обеспечивает высокий уровень пассивной безопасности: слои пиролитического углерода и SiC удерживают продукты деления даже при экстремальном нагреве — до 1600–1800 °C, что существенно снижает риск выхода радиоактивных веществ за пределы топливной частицы.

Созданные в НИИ НПО «Луч» компакты прошли ряд уникальных испытаний в исследовательских реакторах, моделировавших как нормальные, так и аварийные режимы. Испытания в реакторе СМ-3 (Димитровград). В НИИАР образцы подвергли интенсивному нейтронному облучению при рекордных температурах. Более 500 часов топливо эксплуатировалось при 1600 °C, а отдельные образцы выдержали около 1700 °C в сумме более 380 часов.

Эти условия значительно превышали типичные рабочие температуры ВТГР (750–950 °C) и воспроизводили тяжёлые аварийные сценарии. Сохранение целостности материала в таких режимах прямо свидетельствует о надёжности конструкции. Параллельно в ИРМ изучали поведение топлива при продолжительном выгорании делящихся материалов, что важно для оценки долговечности и экономичности топлива в реальной эксплуатации. По данным, озвученным куратором работ от «Росэнергоатома» Фёдором Григорьевым, в ИВВ-2М было получено свыше 20 образцов с глубиной выгорания от 3% до 13% тяжёлых атомов (т.а.).

Выгорание 3–5% т.а. соответствует проектным значениям для активной зоны промышленного ВТГР. Достижение 13% т.а. — блестящий результат, указывающий на большой ресурс топлива и потенциальную возможность удлинения топливного цикла, что напрямую снижает эксплуатационные затраты. Полученные данные позволяют верифицировать расчётные модели и уверенно прогнозировать поведение топлива на протяжении его жизненного цикла.