Следующие атомные станции будут маленькими, гибкими и безопасными

В течение последних 20 лет будущее атомной энергетики находилось в лаборатории с высокими бухтами, спрятанной в кампусе Орегонского государственного университета в западной части одноименного штата США. Управляемый NuScale Power, энергетическим стартапом в Орегоне, этот прототип реактора представляет собой новую главу противоречивой, политически одурманенной саги об атомных электростанциях.

Реактор NuScale не будет нуждаться в массивных градирнях или в аварийных зонах. Он может быть построен на заводе и доставлен в любое место, независимо от того, насколько это удаленно. Обширные моделирования предполагают, что он может справиться практически с любой чрезвычайной ситуацией без разрушения. Одна из причин заключается в том, что он практически не использует никакого ядерного топлива, по крайней мере, по сравнению с существующими реакторами. Также этот новый реактор лишь малая часть размера его предшественников.

Это хорошая новость для планеты, переживающей климатический кризис. В некоторых кругах экологов атомная энергия получает плохую репутацию, но многие эксперты в области энергетики и политики сходятся во мнении, что расщепление атомов будет неотъемлемой частью обезуглероживания электричества в мире. В США на ядерную энергетику приходится около двух третей всей чистой электроэнергии, но существующие реакторы быстро приближаются к концу своего нормативного срока службы. В США строятся только два новых реактора, но они превышают бюджет на миллиарды долларов и на годы отстают от графика.

Поскольку модульные реакторы небольшие, они могут быть произведены серийно и доставлены в любое место несколькими кусками. Возможно, самое важное, что малые модульные реакторы могут использовать несколько механизмов охлаждения и безопасности, недоступных для их старших братьев, которые почти гарантируют, что они не станут следующим Чернобылем.

NuScale использует легководный реактор - безусловно, самый распространенный тип реакторов на коммерческих атомных электростанциях - но на этом сходства заканчиваются. Реактор NuScale имеет 20 метров в высоту и 2.7 метра в диаметре и размещен в защитной оболочке лишь немного большего размера. И все же этот небольшой реактор может вырабатывать 60 мегаватт энергии, что составляет примерно одну десятую самого маленького действующего реактора в США на сегодняшний день.

По словам Хосе Рейеса, соучредителя и главного технического специалиста NuScale, переход к малым реакторам имеет большие преимущества. Они безопаснее, отчасти потому, что они достаточно малы, чтобы стоять в подземных бассейнах с водой. Если реактор протекает, тепло может медленно диффундировать в бассейн. Это также означает, что реакторы могут быть построены ближе к местам, где необходима их мощность, без 16-километрового безопасного буфера, который должен иметь такой обычный объект.

Комиссия по ядерному регулированию рассматривает проект NuScale с 2016 года. Если комиссия даст свое благословение, компания может, наконец, начать строительство первого коммерческого реактора в своем роде. Процесс рецензирования является жестким - NuScale подал техническую заявку на 12 000 страниц - и, вероятно, рассмотрение продлится еще как минимум год. Но компания уже получила разрешение на строительство своего первого 12-реакторного завода в Национальной лаборатории штата Айдахо, который может начать подачу электроэнергии населению западных штатов уже в 2026 году.

Небольшие модульные реакторы могут быть первыми крошечными атомными электростанциями, которые сделают это на энергосистеме США, но они не будут последними. Министерство энергетики также заинтересовано в создании микрореакторов, атомной электростанции «включай и работай», которая обычно вырабатывает менее 50 мегаватт энергии. В то время как небольшие модульные реакторы лучше подходят для промышленных процессов и других больших энергетических нагрузок, микрореакторы идеально подходят для небольших нужд, например, для питания удаленной военной базы или поддержания света в изолированном аляскинском сообществе. Но в будущем они также могут служить постоянным источником безуглеродной энергии в мелких и крупных городах.

Микрореакторы вызвали интерес как у новых, так и укоренившихся компаний в области ядерной энергии. Ранее в этом месяце скрытный ядерный стартап под названием Oklo представил проект Aurora, ее 1,5-мегаваттный микрореактор, и объявил, что получил разрешение от Министерства энергетики США на строительство своего первого образца в Национальной лаборатории штата Айдахо. Aurora больше похожа на кабину с А-образной рамой, которую вы можете найти в Альпах, чем на ядерный реактор, но это, по словам основателя и генерального директора Oklo Джейкоба ДеВитта, как раз то, что и нужно. Он предвидит будущее, в котором микрореакторы органично вписываются в городской ландшафт.

Однако на пути к утверждению регулирующих органов Oklo сталкивается с серьезными препятствиями. Во-первых, «Aurora» - это быстрый реактор с жидкометаллическим теплоносителем, конструкция которого использовалась почти исключительно на подводных лодках. «Честно говоря, нормативная парадигма создана для больших реакторов», - говорит ДеВитт.

В то время как Комиссия по ядерному регулированию работает над тем, чтобы выяснить, как малые реакторы вписываются в существующие ядерные правила, другие разработчики энергетической политики используют эту технологию при каждой возможности. Ранее в этом году лидеры из США и Европы встретились для первых международных обсуждений на высоком уровне о малых модульных реакторах, а правительства провинций Канады недавно встретились для продвижения этих малых реакторов. И когда Рик Перри ушел с поста министра энергетики США в этом месяце, он специально выделил небольшие модульные реакторы в своем прощальном видео.

В США стремление к небольшим реакторам вызвало некоторые изменения в нормативной среде, чтобы помочь компаниям к 2027 году запустить первый небольшой реактор на федеральном объекте. Однако небольшие реакторы все еще должны будут доказать, что они могут быть конкурентоспособными по стоимости, говорит Стив Феттер, профессор государственной политики в Университете штата Мэриленд. Поскольку цены на возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнечная энергия, быстро падают и имеется достаточно природного газа, более мелкие реакторы могут так никогда и не найти свою нишу. Особенно, если основным мотиватором является изменение климата, скорость которого превышает скорость получения разрешений регулирующих органов.

«Я скептически отношусь к возможности лицензировать современные ядерные реакторы и использовать их в таких масштабах, которые могли бы повлиять на изменение климата», - добавляет Феттер. «Но я думаю, что это стоит исследовать, потому что они являются централизованной формой безуглеродного электричества, а у нас их не так много». По крайней мере, в США это может быть единственным способом, которым ядерная энергия получит еще один шанс на продолжение существования.