На стендах впервые получены ключевые экспериментальные данные по важнейшим теплогидравлическим характеристикам высокотемпературного газоохлаждаемого реактора.

На базе НГТУ им. Р.Е. Алексеева (г. Нижний Новгород, опорный вуз Госкорпорации «Росатом») созданы уникальные аэродинамические стенды для моделирования теплогазодинамических процессов смешения гелиевого теплоносителя в нижнем собирающем коллекторе реакторной установки с высокотемпературным газоохлаждаемым реактором (РУ ВТГР) и экспериментальных исследований процессов течения гелиевого теплоносителя в канале тепловыделяющей сборки с поглощающим стержнем системы управления и защиты (СУЗ) РУ ВТГР.

Работы по анализу мирового опыта по экспериментальному моделированию подобных процессов, разработке и созданию стендов и проведению исследований проводились специалистами НГТУ им. Р.Е. Алексеева в 2022-2024гг. в кооперации со специалистами ОКБМ Африкантов (главный конструктор РУ ВТГР, входит в Машиностроительный дивизион Госкорпорации «Росатом»). Комплекс научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по разработке и расчетно-экспериментальному обоснованию РУ ВТГР ведутся с 2021 года специалистами ОКБМ Африкантов по заказу Электроэнергетического дивизиона «Росатома» в рамках инвестиционного проекта по созданию отечественных технологий для крупномасштабного производства и потребления водорода и водородсодержащих продуктов.

Исследования перемешивания неизотермических потоков гелиевого теплоносителя в нижнем собирающем коллекторе газоохлаждаемого реактора с призматической активной зоной при условиях, характерных для разработанного проекта, ранее в мире не проводились. Для проведения исследований характеристик оригинальной конструкции нижнего собирающего коллектора РУ ВТГР специалистами НГТУ им. Р.Е. Алексеева и ОКБМ Африкантов разработана и обоснована экспериментальная модель коллектора (в масштабе 1:2,5). По результатам анализа мирового опыта для экспериментальных исследований гидравлических характеристик тепловыделяющей сборки с поглощающим стержнем СУЗ учеными использована полноразмерная модель колонны тепловыделяющих сборок РУ ВТГР (в масштабе 1:1). Проточная часть экспериментальной модели оснащена уникальной системой измерения, позволяющей получать контрольные параметры (скорость потока, давление) в зазорах шириной не более 2 мм.

«Сейчас в команде нижегородских политехников над проектом работают 11 исследователей, среди которых молодые ученые Передовой инженерной школы. Почти за два года совместной работы с сотрудниками ОКБМ Африкантов нам удалось достичь реальных результатов, на основе которых внесены изменения в конструкцию отдельных элементов активной зоны реакторной установки с высокотемпературным газоохлаждаемым реактором», — отметил ректор НГТУ им. Р.Е. Алексеева Сергей Дмитриев.

Уникальные результаты проведенных экспериментальных исследований будут использованы нижегородскими учеными и конструкторами для оптимизации конструкции реакторной установки, обоснования работоспособности и теплотехнической надежности РУ ВТГР, а также для верификации отечественных программных комплексов вычислительной гидро- и аэродинамики CFD-класса.

Справка:

Водородная энергетика — одно из приоритетных направлений научно-технологического развития «Росатома». Госкорпорация — один из технологических лидеров мировой экономики, поддерживает глобальную экологическую повестку перехода на низкоуглеродные технологии и реализует стратегическую программу по развитию водородной энергетики в России, которая включает развитие собственных технологических компетенций на всей цепочке поставок водорода и водородосодержащих продуктов, начиная от перспективных методов его производства, таких как электролиз, и заканчивая хранением и транспортировкой до локальных и зарубежных потребителей. Крупнейшие предприятия «Росатома» сегодня разрабатывают эффективные и конкурентоспособные на международном уровне решения в этой области, в том числе новые передовые электролизные системы.

Электроэнергетический дивизион Госкорпорации «Росатом» (АО «Концерн Росэнергоатом») с 2021 года реализует масштабный инвестиционный проект по разработке технологий водородной энергетики для крупномасштабного производства и потребления водорода и водородосодержащих продуктов. В рамках комплексного проекта ведется разработка технологических решений для создания атомной энерготехнологической станции (АЭТС) с высокотемпературным газоохлаждаемым реактором (ВТГР) и химико-технологической частью (ХТЧ) для производства водородсодержащих продуктов и аммиака (включая разработку технологии производства топлива ВТГР и технологии конверсии метана), разработка линейки высокоэффективных электролизных установок, топливных элементов, систем хранения и транспортировки водорода, а также проводятся исследования по системному обеспечению функционирования и безопасности водородной энергетики.

Разработчик РУ ВТГР – ОКБМ Африкантов (Машиностроительный дивизион Росатома). В основу разработки проекта положено использование производственной базы и технических решений, освоенных отечественной промышленностью. ОКБМ Африкантов имеет многолетний опыт разработки высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов. На предприятии создана крупная научно-исследовательская и экспериментальная база, выполнен значительный объём научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в обоснование разрабатываемых проектов ВТГР. Энерготехнологическое применение ВТГР будет способствовать переходу к экологически чистой водородной энергетике и «водородной экономике» за счёт промышленного производства водородсодержащих продуктов.

НГТУ им. Р.Е. Алексеева — единственный вуз в России, реализующий Передовую инженерную школу (ПИШ) по атомно-водородной энергетике, так как является носителем запирающих технологий в цепочке технических решений атомной отрасли. ПИШ создана в тесной кооперации с Госкорпорацией «Росатом», при поддержке нижегородских предприятий ОКБМ Африкантов, АО «Атомэнергопроект» и других.

https://www.rosenergoatom.ru