Модерный атом: разработчики ядерных реакторов нового типа обещают революцию в энергетике

Natrium Билла Гейтса. (Фото с сайта компании.)

Основатель корпорации Microsoft Билл Гейтс и бывший сотрудник Илона Маска Даг Бернауэр готовят настоящий технический прорыв в области ядерной энергетики.

 

 

По мнению обоих новаторов, мир вскоре потребует еще большего количества электроэнергии, поэтому ядерные программы пока отменять рано. Но в то же время они давно нуждаются в технологических новациях.

«Домашняя» АЭС

Даг Бернауэр долгое время работал в компании SpaceX Илона Маска инженером по авионике. В частности, разрабатывал новый вид топлива для заправки многоразовой транспортной системы Starship, предназначенной для перевозки экипажей и грузов на околоземную орбиту, Луна и Марс.

 

основал свою фирму для создания термостойких портативных ядерных генераторов, упакованных в транспортный контейнер. То есть уникальность этой системы заключается и в том, что ее можно перевезти и развернуть в самых отдаленных уголках планеты.  Установки будут работать на новейшем ядерном топливе, основу которого составляют так называемые частицы TRISO, созданные по синтезу урана, кислорода и углеводов. Они покрыты специальными материалами и не превышают размер макового зерна. А также могут принимать форму сферы или цилиндра, подстраиваясь под конструкцию реактора.

 

Благодаря этому уникальному топливу модели Дага Бернауэра способны генерировать один мегаватт энергии, чего достаточно для отопления 1 тыс. частных домов.

Еще одной особенностью TRISO является способность выдерживать температуру, превышающую 1 тыс. 600 градусов Цельсия. Сегодня этот показатель считают рекордным в работе ядерных реакторов, что делает их более устойчивыми к расплавлению.

 

С этой же целью разработчик ввел в систему механизм на основе гелия, облегчающий пассивный отвод тепла. Поскольку дольки TRISO нуждаются в заправке только раз в пять лет, реактор можно установить в отдаленных от крупных городов населенных пунктах и ​​даже там, где нет подключения к единой энергосистеме. Их также можно установить вдоль магистралей для заправки электромобилей.

Научное сообщество портативную станцию ​​Дага Бернауэра считает достаточно безопасным. Как сообщил Forbes, профессор ядерной инженерии Мичиганского университета Тодд Аллен подчеркнул, что риск использования таких установок подобен риску реакторов в десятках университетских лабораторий США, где проводят ядерные исследования.

 

«Там гораздо меньше ядерных материалов, системы менее сложны, и им труднее выйти из строя, — сказал он. — Существует длинный перечень факторов, почему эти установки более безопасны, чем традиционные крупные легководородные реакторы. И их показатели безопасности достаточно высоки.

Сейчас компания намерена получить разрешение регулятивных органов на конструкцию реактора и технологию, а в следующем году попытается впервые опробовать его на практике. Коммерческое производство установок запланировано на 2028 год.

«Натриум» — чистый источник энергии

Основатель Microsoft Билл Гейтс, причастный к технологической революции в сфере ИТ-технологий, решил вывести на новый уровень еще и энергетическую отрасль.

 

Созданная им компания TerraPower сейчас работает над проектом нового типа ядерных станций, которые будут более надежными и безопасными, чем нынешние аналоги.

 

«Мир должен сделать ставку на ядерную энергетику, если мы хотим удовлетворить растущую потребность в энергии, а также убрать выбросы углерода, — написал он в своем блоге. — Ни один из других чистых источников не является столь надежным, и ни один из других надежных источников не является столь чистым.

Свой проект авторы идеи назвали Natrium, поскольку для охлаждения реактора будут использовать не воду, как сейчас , а жидкий натрий. Это вещество может поглощать тепло без роста давления, поэтому даже теряя электроэнергию, станция продолжит охлаждаться. В результате риск взрыва заметно снизится.

По мнению специалистов, подобная технология решает основную проблему ядерной энергетики, связанную с безопасностью эксплуатации ее реакторов. И еще одна немаловажная деталь. АЭС от компании TerraPower будут производить значительно меньшее количество отходов, что тоже служит важным аргументом для противников этих источников энергии.

 

« он означает для будущего, — говорит Билл Гейтс. — Это те усилия, которые помогут Америке сохранить свою энергетическую независимость.

Модель реактора SMP-160.
Фото с сайта «Промышленный портал». Проект «станции следующего ядерного прорыва» включает в себя и специальную технологию хранения энергии, которая будет облегчать интеграцию с уже существующими энергосистемами. Запустить свою техническую новинку компания планирует к 2030 году.

 

Более того, Natrium присоединится к «многомиллиардной гонке» за право построить АЭС в Великобритании. Соответствующий конкурс уже объявило правительство этой страны.

 

Принять участие в нем, кроме компании Билла Гейтса, вызвались известные американские фирмы Bechtel и GE Hitachi, а также местная Rolls-Royce.

 

У стартапа миллиардера на сегодняшний день есть неплохие шансы на выигрыш, потому что малые реакторы TerraPower гораздо дешевле своих аналогов и позволяют получать энергию с меньшими затратами.

 

Такие реакторы изготавливают на заводе, а затем собирают на месте, не требуя для возведения дополнительной инфраструктуры.

Кстати, ядерная энергетика сегодня действительно переживает что-то вроде ренессанса, поскольку привлекательны и «чисты» «зеленые» проекты не могут полностью удовлетворить потребности в этом виде энергии.

 

Даже Германия, где ветряные мельницы и солнечные батареи получили большую популярность, сегодня готовится запустить не только несколько законсервированных ядерных реакторов, но и станции, работающие на угле.

В свою очередь, финская компания Teollisuuden Voima ввела в эксплуатацию в этом году крупнейший в Европе реактор «Олкилуото 3», чтобы усилить безопасность в регионе после прекращения поставок газа и электроэнергии из России.

 

Генеральный директор TVO Ярмо Танхуа отметила, что техническая новинка стабилизирует цены на рынке и играет немаловажную роль в «зеленом» переходе страны.

Украина в тренде

Отечественный рынок атомной энергетики тоже ожидает современный прорыв. В апреле этого года президент ДП «НАЭК «Энергоатом» Петр Котин и исполнительный директор американской компании Holtec International Крис Сингх заключили соглашение о сотрудничестве в развертывании в Украине малых модульных реакторов.

 

В рамках этого проекта будет возведено около двух десятков атомных установок с реакторами SMR-160, работающими на низкообогащенном уране и приспособленных к производству водорода и технологического тепла для промышленного сектора.

Как сообщил в в ходе подписания документа министр энергетики Герман Галущенко, сооружение в Украине ММР будет не только способствовать укреплению энергетической безопасности государства, но и позволит заменить разрушенные российскими атаками теплоэнергетические мощности.

 

По его мнению, у Украины есть значительный кадровый потенциал для развития ведущих атомных технологий и будет прилагать максимум усилий, в частности в сотрудничестве с американскими партнерами, чтобы вытеснить с мирового рынка российскую атомную отрасль.

Первый пилотный проект и выход на минимальную регулируемую мощность ММР с подключением к сети предварительно запланирован на март 2029 года.

 

Для лучшей координации действий стороны договорились создать Совместный проектный офис, в работе которого будут участвовать не только представители НАЭК «Энергоатом» и Holtec International, но и Госатомрегулирование, ГНТЦ ЯРБ, Минэнерго Украины и всемирно известные компании Mitsubishi и Hyundai.

Как отметил Петр Котин, соглашение с Holtec International основывается на 20-летнем опыте успешного сотрудничества. В частности, компания выступила подрядчиком строительства в Украине Централизованного хранилища отработанного ядерного топлива. Там уже хранят отходы из Ровенской, Южноукраинской и Хмельницкой АЭС, которые раньше отправляли в Россию.

Планы на будущее тоже достаточно амбициозны. В Министерстве энергетики считают, что у Украины есть потенциал и должна работать в направлении налаживания производства ядерного топлива и строительства малых модульных реакторов.

 

«У нас есть задача начать изготовление топлива для реактора ВВЭР-440 и уничтожить монополию росатому в Европе, — сообщил Герман Галущенко. — Мы активно работаем над введением санкций против россиян в атомной отрасли, но быстрее всего санкции будут двигаться, когда Украина сможет заместить производство той продукции, которую производила только россия. Среди долгосрочных задач отрасли — строительство новых ядерных блоков, новых атомных станций и малых модульных реакторов Украина будет одним из первых государств, где эти реакторы будут работать.

Еще один шаг к независимости в области атомной энергетики был сделан 11 апреля этого года, когда ГП «НАЭК «Энергоатом» и канадская компания САМЕСО подписали «Договор на взвешивание, отбор проб, проведение анализов, хранение и организацию транспортировки уранового концентрата» (УОК) производства ДП «ВостокГОК». Эта сделка стала последним необходимым этапом в процессе реализации программы использования украинского урана при производстве ядерного топлива для АЭС Украины.  

Как сообщила прессслужба «Энергоатома» в своем телеграмм-канале, этот документ регламентирует физическое снабжение УОК из Украины в Канаду и связанные с этим условия. В частности, договор предусматривает поставку всего объема добывающего на восток ГОКа урана в Канаду и последующее использование уранового концентрата для конверсии и поставки природного гекса&фторыда урана (UF6) на обогащение».

 

Петр Котин убежден, что это знаковое событие для украинской ядерной отрасли. Она гарантирует ее стабильность и как следствие — стабильное обеспечение электроэнергией граждан». К тому же, подписание договора дает зеленый свет практическому воплощению ранее подписанных контрактов между обеими компаниями.