Являются ли небольшие, «изначально безопасные» ядерные реакторы путем к безуглеродному будущему?
За шесть десятилетий, с тех пор как атомная электростанция Шиппингпорт около Питсбурга начала функционировать как первый в стране коммерческий ядерный реактор, отрасль построила еще более крупные установки для улучшения эффекта масштаба. Типичный коммерческий реактор теперь производит примерно в 20 раз больше электроэнергии, чем первый блок Shippingport в 1958 году.
Таким образом, может показаться нелогичным, что индустрия видит будущее не в создании гигантских заводов, а в небольших модульных реакторах или SMR-установках, изготовленных на заводе с меньшим количеством деталей, предназначенных для установки под землей с пассивными системами охлаждения, которые, по словам представителей отрасли, «по своей природе» безопасный.»
В отличие от крупных ядерных установок, которые предназначены для работы в режиме полного наклона в течение всего года, конструкторы SMR говорят, что небольшие установки достаточно гибкие, чтобы их можно было запускать при необходимости, чтобы заполнить пробелы в производстве на ветряных и солнечных электростанциях — критическая роль, как некоторые видят ядерная энергетика как безуглеродный мост между ископаемым топливом и возобновляемой энергией . Ожидается, что мировой рынок таких реакторов к 2035 году достигнет 100 миллиардов долларов, сообщает Агентство по ядерной энергии, межправительственная организация, базирующаяся в Париже.
Среди американских разработчиков NuScale Power из Корваллиса, штат Орегон, превзошла своих конкурентов, в том числе Holtec International из Камдена, по продвижению своего дизайна ближе к финишной черте. Получив гранты Министерства энергетики США в размере 275 миллионов долларов США, NuScale инвестировала около 800 миллионов долларов США в разработку цилиндрического реактора высотой 75 футов, который, как ожидается, Комиссия по ядерному регулированию утвердит в следующем году. NuScale планирует начать производство электроэнергии на своем первом заводе в 2026 году.
«На многих рынках, как в США, так и по всему миру, есть хороший пример для SMR», — сказал Джон Котек, вице-президент по разработке политики и связям с общественностью Института ядерной энергии, отраслевой торговой группы.
Но не все продаются по их обещанию.
«Насколько я могу судить, SMR кажутся модными, — сказал Эдвин Лайман, старший научный сотрудник Союза заинтересованных ученых, который написал широко цитируемую статью, в которой ставится под сомнение экономика малых реакторов. «В его мотивах очень мало смысла, кроме частного сектора, который не может позволить себе реакторы обычного размера».
«БЕЗОПАСНО, ЭКОНОМИЧНО»
Каждый реактор NuScale будет вырабатывать 60 мегаватт энергии — столько же, сколько и оригинальный реактор Shippingport, который был выведен из эксплуатации в 1989 году. Компания заявляет, что его блоки могут быть установлены по отдельности или группами. Начальная установка в Национальной лаборатории Министерства энергетики штата Айдахо будет содержать 12 реакторов. Ассоциированные муниципальные энергосистемы штата Юта являются основным потребителем.
По словам главного коммерческого директора NuScale Тома Манди, реакторы меньшего размера будут рентабельными, поскольку их можно будет массово производить на существующих производственных площадках в США, что значительно сократит затраты и сроки строительства на месте.
Проектировщики SMR говорят, что станциям потребуется меньше операторов, и поскольку проект безопаснее, они также попросили NRC сократить 10-мильные зоны аварийного планирования, которые сейчас требуются для более крупных коммерческих реакторов, до зоны, прилегающей к площадке завода. Критики, такие как Союз Заинтересованных Ученых, возражали против запроса, говоря, что заводы и их накопленное на месте отработавшее топливо все еще представляют значительный риск.
«Они утверждают, что реакторы настолько безопасны, что террористы не смогут эффективно вызвать массовое радиоактивное загрязнение, и я позволю себе не согласиться», — сказал Лайман.
Ожидается, что начальные рынки для SMR будут в основном за рубежом, где затраты на электроэнергию выше, и ядерная энергия может конкурировать, говорит NuScale. Некоторые страны Ближнего Востока, испытывающие нехватку воды, проявили интерес, потому что некоторые установки могут быть настроены для производства пара, а не электричества, для питания близлежащей установки по опреснению воды.
АНТИДОТ К ИЗМЕНЕНИЮ КЛИМАТА
Промышленность также позиционирует безуглеродные АЭС как противоядие от изменения климата. Они ссылаются на недавнее исследование, проведенное Массачусетским технологическим институтом, которое показало, что развертывание ядерной энергии вместе с возобновляемой энергией будет стоить дешевле для сокращения выбросов углерода, чем использование ветра, солнечной энергии и аккумуляторов для сокращения выбросов.
«Как внутри страны, так и за рубежом многие осознают, что для достижения поставленных целей в области углеродного климата ядерное оружие должно быть частью уравнения», — сказал Манди, который работал в Exelon Generation на Кеннетт-сквер, прежде чем присоединиться к NuScale в 2012 году. Он живет в графстве Честер.
Несмотря на климатические преимущества, многие защитники окружающей среды яростно выступают против любого расширения роли ядерной энергии, включая скептиков, которые ссылаются на проблемы безопасности, выявленные в результате аварии, произошедшей 40 лет назад в этом месяце на блоке Three Mile Island 2 в Пенсильвании, что тормозит рост промышленности в 1980-е годы. За последние 20 лет только один новый коммерческий завод начал работу в Соединенных Штатах, и только два в настоящее время находятся в стадии строительства.
Лайман сказал, что промышленности нужно будет производить «сотни или тысячи» единиц продукции, чтобы сократить расходы и уменьшить потребность в государственной помощи.
Но NuScale говорит, что ему нужно будет производить только 12 реакторных блоков и построить три электростанции, чтобы накопить опыт, необходимый для снижения затрат. «Понятно, что речь идет не о сотнях, а о тысячах явно», — сказал Манди. «В его строительстве нет ничего сложного по сравнению с крупными гигаваттными станциями».
Стоимость ядерной энергии лежит в основе дебатов, которые официально начались в Пенсильвании на прошлой неделе с представлением предложения о предоставлении ядерной промышленности 500 миллионов долларов в год на субсидии, выплачиваемые потребителями электроэнергии. Ядерные операторы пригрозили закрыть несколько реакторов в Пенсильвании, потому что они не могут конкурировать на рынках электроэнергии по низким ценам, изобилуя дешевой энергией от заводов природного газа.
Поколение Exelon сообщает, что оно остановит блок 2 «Три-Майл Айленд», расположенный рядом с частично демонтированным блоком 1, если законодатели штата не придут на помощь к июню. В TMI работает 675 человек, и она производит больше безуглеродной энергии, чем все солнечные, ветряные и гидроэлектростанции штата вместе взятые. First Energy Corp., которая эксплуатирует два реактора на электростанции Бивер-Вэлли в Западной Пенсильвании, также объявила о планах вывода из эксплуатации реакторов в 2021 году.
В то время как отрасль сокращается, надежда рождается вечно среди защитников ядерного оружия, чьи истинные сторонники руководствуются обещанием использовать огромное количество энергии, содержащейся в радиоактивном топливе.
МЕСТНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Десятки компаний работают над созданием новых ядерных реакторов, включая так называемые реакторы поколения IV, которые охлаждаются такими материалами, как расплавленные соли, инертные газы или даже жидкие металлы.
Несколько компаний сосредоточились на разработке дизайна SMR. Holtec International, частная компания в Камдене, основной деятельностью которой является управление отработавшим топливом на ядерных реакторах и снятие с эксплуатации старых реакторов, разработала конструкцию реактора мощностью 160 мегаватт, которую он называет SMR-160. Статус проекта неясен, и Holtec не ответила на письменные вопросы.
«Я не видел доказательств того, что это действительно продвигалось», — сказал Лайман из Союза заинтересованных ученых.
Westinghouse и BWX Technologies Inc., имеющие давнюю историю строительства реакторов, отказались от своих проектов SMR.
NuScale в сентябре выбрал BWXT для сборки SMR. BWXT, которая построила множество небольших реакторов, используемых для питания кораблей и подводных лодок ВМС США, планирует заключить субподряд на изготовление компонентов для Precision Custom Components of York, Pa.
По словам Манди, отдавая производство на аутсорсинг существующим заводам, NuScale может снизить затраты по сравнению со строительством нового завода. Основным владельцем NuScale является гигантский подрядчик Fluor Corp.
Манди говорит, что конструкция NuScale не является уменьшенной версией более крупного реактора.
«У нас есть разные функции, которые вы не найдете в конкурсе, и у нас очень большой интерес клиентов к нашей технологии», — сказал он.
ПРОБЛЕМА БЕЗОПАСНОСТИ
Каждый корпус реактора окружен своей собственной стальной защитной оболочкой высокого давления и погружен в резервуар с водой на восемь миллионов галлонов, поэтому нет необходимости в закаленном корпусе защитной оболочки.
Ядерная катастрофа на Фукусиме в 2011 году в Японии была вызвана тем, что после землетрясения шесть станций потеряли внешнюю энергию, а аварийные генераторы на площадке, которые питали насосы охлаждающей воды, вышли из строя из-за наводнения, вызванного цунами. Операторы не смогли восстановить охлаждающую воду до того, как четыре реактора расплавились, извергнув радиоактивное загрязнение в сельской местности.
«Наши технологии не требуют использования внешнего питания», — сказал Манди. «В случае, когда станция теряет всю мощность, наши реакторы автоматически отключаются, и они охлаждаются в течение неопределенного периода времени без необходимости добавления воды, без необходимости заставлять операторов предпринимать какие-либо дополнительные действия, или для необходимости восстановления переменного или постоянного тока. »
Лайман сказал, что он обеспокоен тем, что на модуле NuScale могут выйти из строя несколько модульных реакторов, но что NRC будет принимать больший риск, потому что он находится под давлением, чтобы не препятствовать процессу лицензирования.
«Если все будет работать правильно, реактор будет безопасно охлажден», — сказал он. «Есть несколько способов, которыми картина может оказаться не такой красивой».
Нант – Мотор. Смотреть онлайн. LIVE трансляция
У совместимых картриджей есть неоспоримые преимущества: в чем они?
Новый вычислительный инструмент может изменить способ изучения патогенов
Владислав СУПРЯГА: «Очень много работал, чтобы оказаться в сборной Украины»
В столице скончался старейший работник ГАИШ Эдвард Кононович
