俄羅斯國家原子能公司(Rosatom)機械製造部門的工程師們成功製造出高溫氣冷卻反應堆(HTGR)所需的全尺寸結構元件,這些元件採用了碳-碳複合材料。根據 JSC Concern Rosenergoatom 的項目負責人 Fedor Grigoryev 的說法,這項技術不僅將應用於HTGR反應堆的其他結構元件的製造,還將在俄羅斯核能行業的其他創新項目中發揮作用。
這些元件包括一個直徑 1,650 毫米的核心支撐元件和由 500 毫米部分組成的靈活控制系統。這些材料經過極端測試,證實了其在 1,300°C(2,372°F)下的物理穩定性,並能在高達 1,600°C(2,912°F)的溫度下保持機械性能。Rosatom 在新聞稿中強調,「碳-碳複合材料在廣泛的溫度範圍內具備穩定的物理機械性能以及高輻射抗性,這為反應堆的可靠性提升和質量尺寸特性的降低提供了顯著優勢。」
這項技術是為了設計一個具有 200 MW 熱功率的原子能技術站(AETS),該反應堆使用氦冷卻劑,並能達到 850°C(1,562°F)的出口溫度,並在 750°C(1,382°F)產生過熱蒸汽。專家們分析了受到輻射的樣品的物理機械及熱物理性質,最終選擇了由Rosatom複合材料部生產的標準碳織物作為材料。使用這些複合材料能夠在保持穩定性於惡劣環境的同時,減少反應堆的質量和尺寸。
透過用碳基結構取代傳統金屬合金,設計能夠容納工業化學過程所需的高潛能熱能。這些結構元件的製造過程,包括 1,650 毫米的支撐組件和模組化控制系統,使用現有的工業設備進行了精煉。這一做法顯示大型生產可整合進現有的工業生產線,而不需全新設施。Grigoryev 補充說,「HTGR反應堆的結構元件製造技術的開發是在技術合作夥伴的工業設備上進行的。」
HTGR是AETS的核心組件,該系統集成了核熱源和化學技術部分(CTC)。這種配置專門設計用於氫氣和氨的生產。反應堆產生的高溫蒸汽會轉移到CTC中,提供化學合成所需的熱能。Rosatom的戰略計劃包括在氫含量產品的供應鏈上發展本地能力,這包括實施電解系統及存儲和運輸這些產品到消費者的基礎設施。
「開發HTGR反應堆的碳複合材料結構元件的技術,既是實施AETS與HTGR和CTC的技術解決方案發展項目的重要階段,也是邁向未來核能現代化與有效材料的重要一步。」新聞稿中提到。




