США запустят малые реакторы в 2026 году в рамках «ядерного ренессанса»

Несмотря на то, что он обеспечивает почти пятую часть американского производство электроэнергииАтомная энергетика в стране находится в стагнации на протяжении десятилетий. Нормативные препятствия, общественный скептицизм и более дешевые источники энергии привели к закрытие заводаморатории и отсутствие финансирования новых ядерных технологий. Но резкий рост спроса на электроэнергию – в основном благодаря центрам обработки данных – стимулирует возрождение ядерной энергетики, и Министерство энергетики, похоже, наверстывает упущенное время. Его Пилотная программа реактора ускоряет испытания усовершенствованных конструкций реакторов, причем первая важная веха намечена на середину 2026 года.

Программа является частью Стратегия Министерства энергетики с целью увеличения производства в этом секторе в четыре раза к 2050 году. Для участия были выбраны одиннадцать компаний, разрабатывающих передовые технологии ядерных реакторов, и цель состоит в том, чтобы по крайней мере три из них достигли критичность – состояние, в котором реакция ядерного деления становится стабильной и самоподдерживающейся – к 4 июля 2026 года.

«Это намеренно очень амбициозный срок», — говорит Лесли Деванинженер-ядерщик, специализирующийся на передовых реакторных технологиях. «Одна из целей этого пилотного проекта — конкретизировать, какие концепции можно реализовать в условиях реальных ограничений».

Разрабатываемые конструкции реакторов варьируются от реакторов на расплавах солей и высокотемпературных газовых реакторов до быстрых реакторов, конструкций с натриевым охлаждением и систем с водой под давлением. Одной из компаний, которая, как полагают, продвинулась дальше всех, является калифорнийская Valar Atomics, которая разрабатывает высокотемпературный газовый реактор (HTGR) под названием Палата 250.

HTGR работают на мельчайших частицах урана, покрытых слоями углерода и керамики. Покрытия превращают каждую частицу в автономный топливный блок, который не плавится даже при чрезвычайно высоких температурах, обеспечивая встроенный защитный экран, предотвращающий утечку радиоактивных веществ.

Частицы топлива загружаются в графитовые блоки, которые образуют активную зону реактора и имеют каналы для прохождения газообразного гелия. Реакция деления топлива нагревает гелий, и это тепло нагревает воду, образуя пар, который запускает генератор для производства электроэнергии. Затем гелий возвращается в реактор для повторного нагрева.

Валар сломал землю на Уорде 250 в сентябре, что сделало ее второй компанией, начавшей строительство (первая была из Техаса). Гало Атомикскоторый сломал землю в августе). Валар был первым, кто достичь холодной критичностисамоподдерживающаяся реакция деления без выделения тепла. Это было сделано на государственном испытательном полигоне в строго контролируемых условиях, и, хотя это подтверждает физику активной зоны и предоставляет полезные данные, говорит Деван, «это не то же самое, что построить собственный интегрированный испытательный реактор и эксплуатировать его на мощности».

Реакторы на расплавах солей, Техас Природа Ресурсывыбранный дизайн, работают совершенно по-другому, но также считаются безопасными по своей сути. Уран смешивается с расплавленной солью, которая нагревается в результате реакции деления топлива. Насосы перемещают жидкую соль через теплообменник, где она передает тепло в другой контур, который производит пар или приводит в движение турбину. Если соль перегревается, она расширяется и расплавляет аварийную «замерзающую пробку», которая сливает топливо в безопасный резервуар, где оно не может поддерживать цепную реакцию.

«Реакторы на расплавах солей работают при атмосферном давлении, поэтому любая авария может произойти только на самой площадке», — говорит Деван. «Даже если он потеряет всю электроэнергию, даже если на объекте не будет операторов, он сможет безопасно остановиться».

Хотя Natura еще не добилась успеха, она обеспечил строительство разрешение Комиссии по ядерному регулированию на строительство исследовательского реактора мощностью 1 мегаватт, а недавно приобрела Shepherd Powerтакже базирующаяся в Техасе, чьи знания в области цепочки поставок и нормативных требований помогут продвинуть технологию Natura к внедрению. У компании «очень позитивные отношения сотрудничества с NRC», говорит Деван, но «расплавленная соль вызывает коррозию, а при высоких температурах она радиоактивна, поэтому не следует недооценивать материальные проблемы».

Учитывая, что до крайнего срока критичности осталось всего около шести месяцев, Valar, Natura и другим девяти компаниям, участвующим в пилотной программе, придется работать беспрецедентными темпами, чтобы уложиться в него. Однако это лишь одно из многих препятствий, которые компаниям придется преодолеть.

«Настоящими доказательствами будут такие вещи, как: можете ли вы вывести реактор на мощность и снова выключить его контролируемым образом; можете ли вы работать при расчетной температуре в течение тысяч часов; можете ли вы продемонстрировать, что материалы и топливо ведут себя так, как ожидалось; и можете ли вы сделать все это достаточно надежно, чтобы NRC и будущие клиенты доверяли конструкции?» — говорит Деван. «Я рассматриваю эту дату в 2026 году как начало интересного периода сбора данных, но ни в коем случае не как финишную черту».