В ядерном реакторостроении есть интересный тип реакторов, который в эксплуатации весьма достойно проявил себя, но тем не менее, пока, массово не строится. Это – высокотемпературные газоохлаждаемые реакторы ВТГР (в международном наименовании HTGR). В этих реакторах теплоносителем является газ гелий. Это инертный газ. Он позволяет достаточно эффективно отводить тепло от топлива. Использование газа исключает непредсказуемость поведения в условиях фазового преобразования теплоносителя (например, была вода, стал пар). Один такой промышленный реактор был построен и эксплуатировался в США, два в Германии. Отличительной особенностью этого реактора является топливо. Топливо сделано в виде маленьких сферических кернов из диоксида урана, диаметром от 0.5 мм до 1 мм. Они окружены многослойными покрытиями из пироуглерода и карбида кремния. Сперва, ближе к керну, идет слой пористого графита. В нем абсорбируются газообразные продукты деления. Следующий слой – из плотного карбида кремния. Этот слой толщиной около 600 мкм герметизирует объем керна, и не позволяет продуктам деления распространиться за его пределы. Потом слой плотного пироуглерода, дополнительно скрепляющий весь микротвэл. Такие микротвэлы, керн с защитными покрытиями, интегрированы в графитовую матрицу, из которой изготавливаются тепловыделяющие элементы. Их делают в двух формах. Цилиндрические блоки, похожие на обычные тепловыделяющие элементы реакторов ВВЭР, или в виде шаров, диаметром 6 см.
Цилиндрические блоки запрессовываются в графитовые блоки, размером, примерно, как графитовые блоки реакторов РБМК, а между ними просверливаются отверстия для теплоносителя. Из таких блоков собирается активная зона. В случае шаровых твэлов, их просто насыпают в активную зону, а в пространстве между ними находится гелий, который прокачивают через шаровую засыпку для отвода тепла. При этом газ нагревается от 300 до 500-700 С0. Далее попадает в теплообменник или идет непосредственно на газовую турбину, а, возможно, за счет высоких температур используются для термохимического разложения воды и получения водорода. Органы регулирования в виде стержней с поглощающим нейтроны материалом погружаются в активную зону по специальным каналам в реакторах с призматическими блоками, либо непосредственно в шаровую засыпку. В таких реакторах топливо достигает больших глубин выгорания, порядка 10%. А разогрев топлива может достигать до очень высоких температур, около 1600 С, без разгерметизации твэлов.
