Vysokoteplotný reaktor (HTGR)

Moderný vysokoteplotný plynom chladený reaktor (HTGR – High Temperature Gas-cooled Reactor) dosahuje vysokú účinnosť premeny tepelnej energie na elektrickú, približne 40 %. V súčasnosti sú v prevádzke alebo vo fáze uvádzania do prevádzky najmä experimentálne a demonštračné reaktory HTGR. Čínsky komerčný demonštračný reaktor HTR-PM (v elektrárni Shidaowan) zahájil plnú komerčnú prevádzku v roku 2023.

Palivo tvoria častice TRISO obsahujúce oxid alebo oxykarbid uránu. Každé palivové jadro s priemerom približne 0,5 mm je obalené niekoľkými ochrannými vrstvami pyrolytického uhlíka a karbidu kremíka. Tieto častice, ktoré obaľovaním dosiahli priemer okolo 1 mm, sú rozptýlené v grafitovej guľôčke veľkosti tenisovej loptičky, označovanej ako palivová guľa (pebble). Palivo sa do reaktora priebežne zaváža zhora a po prechode aktívnou zónou sa odoberá zo spodnej časti reaktora. Ďalším konštrukčným variantom sú šesťhranné grafitové bloky obsahujúce palivo, ktoré sa používajú najmä v amerických projektoch.

Ako moderátor sa používa grafit, ktorý zároveň tvorí ochrannú matricu obklopujúcu palivové častice. Chladiacim médiom je hélium, ktoré je vháňané cez aktívnu zónu reaktora. Jeho tlak je približne 4 MPa a výstupná teplota dosahuje približne 700 až 900 °C. Tepelná energia hélia sa môže využívať priamo v Braytonovom cykle s plynovou turbínou alebo prostredníctvom parogenerátora na výrobu pary pre parnú turbínu. Vysoká výstupná teplota umožňuje aj využitie reaktora na vysokoteplotnú výrobu vodíka.

Vedeli ste, že...?

Palivo TRISO patrí medzi najodolnejšie typy jadrového paliva. Každé palivové jadro je uzavreté vo viacerých ochranných vrstvách, ktoré fungujú ako miniatúrne tlakové nádoby. Spoľahlivo zadržiavajú štiepne produkty až do teplôt okolo 1600 °C. Vysokoteplotný reaktor je tak inherentne bezpečný proti roztaveniu aktívnej zóny.