Содержание
плюсы, минусы и реалистичность технологии / Хабр
Дата-центров становится больше с каждым годом. С 2012 по 2020 год их количество выросло с 500 000 до более чем 8 млн. Энергии все эти объекты потребляют очень много — многие дата-центры являются главными потребителями энергии в своем регионе. Потребность в ЦОД продолжает расти, но многие «теплые» места уже заняты — ведь такой объект не построишь где-то на отшибе, где нет ни сетевой инфраструктуры, ни надежного энергоснабжения, не говоря уже о воде.
Во многих случаях именно отсутствие необходимой инфраструктуры является ограничивающим фактором для создания сети ЦОД где-нибудь на севере. Но, возможно, выход есть, и он довольно необычный. Это миниатюрные ядерные реакторы, которые способны дать необходимое количество энергии не только дата-центру, но и небольшому городку неподалеку. Такая технология — не фантастика, а вполне себе реальность, о которой и поговорим.
Варианты малых ядерных реакторов разных производителей
Несмотря на то, что технология кажется почти что фантастикой, ее разрабатывает сразу несколько компаний.
У некоторых есть работающие прототипы, так что внедрение разработок подобного типа — лишь вопрос времени.
Реакторы от Rolls-Royce
Концерн продает не только шикарные автомобили, но и занимается высокотехнологичными проектами. Один из них — создание малых ядерных реакторов для облачных операторов. Цель компании — сделать так, чтобы дата-центр мог работать вообще без подвода энергокабелей, обходясь собственными ресурсами.
Разработчики получили от правительства Великобритании треть миллиарда долларов США в 2020 году, оперативно разработав проекты мини-АЭС в модульном формате. Мощность этих объектов составит до 470 МВт, чего должно с головой хватить дата-центру любого масштаба. Приблизительно такие же параметры, например, у стационарных реакторов ВВЭР-440.
Сейчас работы еще ведутся, затем нужно будет получить разрешение на использование технологии от ряда регуляторов. Все же атом хоть и мирный, но его использование может быть потенциально опасным.
Ну а начать внедрять свою технологию компания обещает уже в 2030 году. Выпускаться модульные реакторы будут на заводах Rolls-Royce и доставляться затем к месту использования в разобранном виде. Ну а на площадке уже их будут собирать.
NuScale Power
Об этом реакторе мы уже писали — еще в прошлом году его разработчики получили от регуляторов США разрешение на использование технологии.
Реактор NuScale Power представляет собой стальной цилиндр высотой 23 метра и диаметром 5 метров. Внутри находятся урановые топливные стержни, которые с помощью цепной ядерной реакции нагревают воду во внутреннем контуре. Через теплообменник нагретая вода передает температуру во внешний паровой контур. Пар приводит в движение турбину, генерирующую электроэнергию. В процессе работы пар охлаждается и капли воды вновь попадают обратно во внутренний контур.
В конструкции малого реактора предусмотрена система пассивного охлаждения.
Горячая вода поднимается через теплообменные змеевики, охлаждается и опускается обратно к топливным стержням. Такой подход избавил конструкцию реактора от насосов и дополнительных движущихся элементов, которые могли бы выйти из строя.
В случае нештатной ситуации реактор сам заглушит ядерную реакцию при помощи управляющих стержней. Прекращается обмен нейтронами и останавливается цепная ядерная реакция. Если внезапно прекратится подача электричества, то управляющие стержни под действием гравитации срабатывают автоматически.
Уже пущен в работу проект по созданию АЭС с такими реакторами. Она будет готова тоже где-то к 2030 году. Мощность одного реактора — 45 МВт.
CAREM-25 (CNEA, Аргентина)
Как оказалось, в Аргентине, солнечной южноамериканской стране, уже в 2020 году был готов прототип миниатюрного ядерного реактора. Это 25-МВт система, которую, насколько можно понять по обрывочным новостям, почти достроили.
Реактор модульный, так что на его основе можно создавать большие или не очень АЭС.
Его разработка ведется аргентинскими и международными учеными в рамках программы по запуску малых ядерных реакторов с середины 2020-х годов. Собственно, почти все примеры из этой статьи — разработка в рамках указанной программы. Она реализуется силами известных и не очень компаний, включая AREVA, Bechtel, BWXT, Dominion, Duke Energy, Energy Northwest, Fluor, Holtec International, NuScale Power, Ontario Power Generation, PSEG, TVA и Utah Associated Municipal Power Systems.
АЭС Hyperion
Еще один малый ядерный реактор с мощностью в 25 МВт. Объекты такого типа могут работать по отдельности, без необходимости создания АЭС. Разработчики утверждают, что АЭС Hyperion может обеспечить энергией населенный пункт на 20 тысяч частных домов. Ну или один очень мощный дата-центр.
Срок службы такого реактора — до 10 лет, после чего его нужно извлечь и отправить на завод производителя для перезаправки. Здесь используется уран-гидридное топливо.
Достоинство проекта — в отсутствии необходимости держать на станции штат специалистов-ядерщиков. Его нужно лишь регулярно посещать для проверки систем и технического обслуживания — а с этим справляется парочка специалистов.
Мини-реакторы от HolosGen
Это, вероятно, самые маломощные модульные реакторы из подборки — их параметры от 3 МВт до 13 МВТ. Но они при этом и умещаются в контейнер. Последний устанавливается на транспортной платформе, которую перевозит в нужное место грузовой автомобиль.
Отдельные реакторы-модули могут быть соединены в единую систему, выдавая уже около 80 МВт. Такие системы относительно безопасны, мобильны и универсальны — использовать их можно не только для дата-центров, но и применять на других объектах.
Ядерная энергетика — весьма интересная тема, но у нас есть и другие статьи, оцените — мы рассказываем о:
→ Маленькие «малинки» в крупном дата-центре
→ Динамические ИБП в дата-центрах: как мы устанавливали Piller CPM300 с двойным преобразованием
→ Разбираем редкого зверя от Nvidia — DGX A100
Плюсы и минусы технологии
Плюсов довольно много:
- Мобильность и возможность масштабирования систем.
- Относительно недорогое обслуживание — большинство модульных ректоров частично автономны.
- Отсутствие необходимости занимать десятки и сотни гектар полезной площади под АЭС и всю инфраструктуру.
- Универсальность — использовать малые реакторы можно во многих отраслях и во многих регионах.
- Наличие достаточного количества пассивных систем безопасности.
Минусы тоже есть:
- Отсутствие реально работающих в «полевых условиях» реакторов. Пока только прототипы.
- Соответственно, нет базы проблемных ситуаций, которых нужно избегать.
- Необходимость получения разрешения регуляторов, и этих разрешений нужно много.
Насколько все это реально?
Вероятность практической реализации одного или нескольких проектов модульных ядерных реакторов довольно высока. Дело в том, что кроме уже названных компаний, разработкой мини-АЭС занялось правительство США.
Оно выделило $3,2 млрд на разработку мини-ядерных реакторов. Они будут обслуживать критически важные объекты инфраструктуры, включая дата-центры.
Кроме того, использовать ядерную энергию собираются коммунальные предприятия и компании США. Стоимость энергии, вырабатываемой при помощи мини-АЭС, составит около 55-70 долларов за МВт-час. Стоимость же получения энергии при помощи ветра и солнца — около 44-55 Мвт-час. Вполне сравнимые цены, при условии, конечно, что в цену ядерных реакторов заложен полный цикл обслуживания с утилизацией отслужившего свой срок оборудования.
Есть у мини-АЭС и противники, которые, впрочем, сомневаются не в работоспособности подобных систем. Основная претензия — это стоимость постройки и эксплуатации малых ядерных ректоров. Согласно ряду подсчетов, цена будет сравнима с обслуживанием обычной полноразмерной АЭС.
Тем не менее, критики погоды не делают — если какой-то из этих проектов начнет работать уже «в поле», то за первопроходцами подтянутся и остальные участники рынка.
Ну а это может привести к увеличению количества дата-центров, их проникновению в удаленные регионы, которые раньше казались бесперспективными для индустрии.
Тимур Жантикин: «В долгосрочном планировании Казахстану, конечно, нужна атомная электростанция»
Комментарии экспертов
21 сентября 2022
—
Какие компании займутся строительством АЭС в Казахстане и когда она появится в стране, рассказал генеральный директор АО «Казахстанские атомные электрические станции» Тимур Жантикин в эфире программы «Новое время» на телеканале «Jibek Joly», передает Turantimes.kz cо ссылкой на СЦК.
«Мы провели предварительный отбор и составили шорт-лист, в который вошли четыре проекта четырех компаний: российская, французская, китайская и корейская. Сейчас уже начали знакомиться подробно с этими проектами. Для нашей страны приемлемы все технологии. Они примерно одинаковые, однако есть свои нюансы. Допустим, российское предложение относится к поколению 3+.
Есть франко-германские проекты. Пока действующего прототипа нет, но он базируется на проверенной технологии. Есть корейские проекты, которые имеют уже хороший опыт при строительстве в Арабских Эмиратах и признаны эталонными проектами. У каждого проекта свои плюсы и минусы», — пояснил глава Казахстанских атомных электрических станций.По словам спикера, еще не начаты переговоры по строительству атомной электростанции в стране, но будут учитывать все нюансы. Надеемся, что атомная сфера не попадет под санкции.
В эфире программы Тимур Жантикин пояснил, когда в стране появится АЭС.
«Если сейчас принять решение и выбрать поставщика, пройдет 10 лет. Минэнерго говорит о первом квартале 2023 года, когда выберут поставщика. Готовятся разные документы. Мы ориентируемся на 2034-2035 годы. Конечно, сроки могут сужаться до 2032 года. Строительство атомной электростанции, как и новая стройка энергетического объекта, недешевое дело. Существует ряд механизмов, которые позволяют удержать скачок стоимости генерации.
Эти механизмы будут задействованы. Мы надеемся, что ощутимой добавки к стоимости электроэнергии не будет. Если говорим о долгосрочном планировании, конечно, нужна атомная электростанция. Мы проходили экологическую экспертизу, все результаты были положительными: нет выбросов и вреда для окружающей среды», — добавил Тимур Жантикин. Ранее председатель правления АО «ФНБ «Самрук-Казына» Алмасадам Саткалиев сообщал, что к 2032 году в стране построят атомную электростанцию.
Поделиться
Отправить
Твитнуть
Отправить
Научный портал «Атомная энергия 2.0“ – это открытое к сотрудничеству прогрессивное цифровое СМИ с элементами управления ядерными знаниями, семантического анализа и ценностного лидерства, ставящее своей целью решение ключевых социально-ориентированных задач фундаментальной системообразующей атомной отрасли:
– образования и общения широкой общественности и специалистов об инновационном развитии экологически устойчивых, эффективных и полезных ядерных и радиационных наук и технологий в России и мире,
– формирования популярного сообщества ученых, инноваторов, деловых, государственных, общественных и экологических лидеров, открыто поддерживающих их дальнейшее развитие и изучение,
– формирования популярного сообщества компаний и организаций, открыто обменивающихся передовым опытом, знаниями, культурой, возможностями, инновациями и инициативами,
– и поддержки и привлечения талантливой и амбициозной молодежи к реализации длительных и успешных профессиональных карьер в атомной и смежных индустриях.
Мы предлагаем Вашей организации стать одним из партнеров нашего просветительского проекта и получить уникальный пакет профессиональных коммуникационных и рекламных услуг.
Почему нужна атомная энергетика?
Что такое ядерная энергия: плюсы и минусы
В связи с недавним заявлением о том, что к 2035 году Великобритания будет использовать больше ядерной энергии, кажется, самое время поговорить о том, что такое ядерная энергия, и каковы ее плюсы и минусы.
Прежде чем мы углубимся в тему, давайте установим, почему запасов ископаемого топлива должны оставаться в земле . Согласно последнему выпуску Майка Бернерса-Ли Насколько плохи бананы? , «…сжигание «только» доказанных мировых запасов традиционных видов топлива… вызовет повышение температуры примерно на 4℃ сверх того, что мы уже вызвали». Возможно, вы слышали, как люди говорят о срочной необходимости удержать глобальное потепление на уровне 1,5 ℃. Повышение на 4 градуса было бы катастрофой.
Итак, читая эту статью, помните о срочной необходимости отказа от угля, нефти и газа. При всех своих недостатках ядерная энергия является «чистым» источником энергии, который доступен нам уже сейчас. Без времени на нашей стороне, является ли это «необходимой» ситуацией?
Обратите внимание: больше доступа к возобновляемым источникам энергии (будь то ядерная, солнечная или любая другая) не означает меньше ископаемого топлива , если потребность в энергии продолжает расти.
‘Если бы мы заменили сегодняшнее энергоснабжение возобновляемыми источниками, но удвоили потребление энергии, то мы по-прежнему брали бы из-под земли столько же ископаемого топлива, сколько и сейчас’. — Майк Бернерс-Ли
Мы должны сочетать экологически чистую энергию со снижением спроса, что частично может быть связано с повышением эффективности наших продуктов, но не полностью. В Великобритании и других развитых странах нам придется научиться жить с меньшими затратами.
Если мы этого не сделаем, наше путешествие к чистому нулю застопорится. И это время, которое мы просто не должны терять.
Узнайте советы и рекомендации по сокращению энергопотребления от Pawprint
Мы даем сотрудникам возможность бороться с изменением климата дома, на работе и за ее пределами.
Подробнее
Что такое ядерная энергия?
Ядерная энергия высвобождается при расщеплении атомов — обычно атомов урана. Затем ядерные реакторы (или электростанции) превращают эту энергию в электричество (NatGeo). В отличие от ископаемого топлива, расщепление атомов урана напрямую не приводит к выбросам углерода, хотя все еще существуют выбросы, связанные с добычей и переработкой элемента (ОВОС).
На самом деле ни один источник энергии не является полностью безэмиссионным. См. инфографику ниже:
(DW)
Ядерная энергия также обычно не считается «возобновляемой», потому что, несмотря на то, что существует бесконечный источник энергии, доступный от деления, количество урана на Земле ограничено.
Плюсы ядерной энергии:
Конечно, я уже рассказал об одном из основных плюсов: атомная энергетика предлагает нам более чистый способ производства электроэнергии. Однако главный решающий аргумент — и именно поэтому ядерная энергия привлекает внимание, когда существуют такие, как солнечная, ветровая и гидроэнергетика, — заключается в том, что ядерная энергия обеспечивает постоянство и надежность поставок, которых другие возобновляемые источники энергии не могут (пока). ( Планеты нет B , 2019)
Возьмем, к примеру, солнечный свет: даже в самых солнечных местах солнце светит максимум 12 часов в день. С другой стороны, ядерные реакторы могут работать круглосуточно и без выходных. Таким образом, там, где возобновляемые источники энергии колеблются, ядерная энергия может обеспечить постоянную «базовую нагрузку» электроэнергии. Пока мы ждем технологии, которая позволит нам эффективно хранить и/или передавать возобновляемую энергию по всему миру, ядерная энергия предлагает нам способ безопасного и надежного энергоснабжения с низким уровнем выбросов.
Минусы ядерной энергетики:
Если вы знакомы с Чернобылем или Фукусимой, то знаете, какой ущерб может нанести ядерная катастрофа. Взрыв на заводе может привести к выбросу радиоактивных частиц, которые могут быть смертельными для людей и животных и даже повредить растения (хотя растительность вблизи Чернобыльской зоны отчуждения, похоже, вернулась с удвоенной силой — старая добрая Мать-Природа!) (BBC, 2019 ).
Возможность подобной аварии — или даже саботажа — является одним из наиболее неприятных недостатков ядерной энергетики, хотя следует сказать, что этот процесс стал более безопасным, чем раньше.
Однако, возможно, менее известная проблема связана с отходами, которые производит ядерная энергия. Ядерные отходы имеют разный уровень радиоактивности. Предметы в нижней части спектра имеют хорошо зарекомендовавшие себя методы утилизации (WNA). Но с захоронением радиоактивных отходов с более высокой активностью немного сложнее: согласно журналу Electrical Review, «20 стран с ядерной программой уже работают над решением, одобренным мировым научным сообществом: геологическим захоронением».
Это предполагает захоронение отходов глубоко под землей в специальных контейнерах. В Великобритании это может произойти только в тех районах, где дано согласие жителей, которые будут непосредственно затронуты (RWM RSO). Управление радиоактивными отходами (RWM) — организация, которой поручено найти подходящее место, — присматривалась к Северной Англии, но, что неудивительно, встретила сопротивление местных жителей.
Кажется, мы сталкиваемся с выбором Софи, когда речь заходит об утилизации ядерных отходов. Лично я бы не согласился устроить вечеринку у себя в саду, если бы специальным гостем были ядерные отходы. Тем не менее, оставление его над землей — что «не является долгосрочным решением более чем на 100 лет» (FT, 2021) — превращает его в проблему для будущих поколений; что-то, я думаю, мы все можем согласиться, что мы не хотим делать (больше).
Другие проблемы, связанные с ядерной энергетикой, включают риски, связанные с транспортировкой отходов; повышенная вероятность того, что ядерное оружие может попасть не в те руки; и стоимость производства ядерной энергии. Существует также аргумент, что сосредоточение внимания на ядерной энергетике не позволяет возобновляемым источникам энергии получать необходимое финансирование. Ян Хаверкамп, ядерный эксперт и активист, считает, что «каждый доллар, вложенный в ядерную энергетику, — это… доллар, отвлеченный от настоящих неотложных действий по борьбе с изменением климата» (DW).
Независимо от того, по какую сторону ядерной пропасти вы находитесь, факт остается фактом: нам нужно срочно обезуглероживать нашу сеть. Чем раньше мы это сделаем, тем больше ископаемого топлива мы сможем оставить в земле.
Как частное лицо, вы можете использовать рычаги, чтобы облегчить этот сдвиг, будь то письмо члену парламента о проблеме, связанной с климатом, которую вы хотели бы, чтобы он решил, или самообучение о том, как вы можете уменьшить потребление электроэнергии требование. Каждое небольшое действие делает нашу цель в 1,5 ℃ немного более достижимой.
—
Если вы ищете эко-компаньона, который поможет вам на пути к низкоуглеродному гражданству, проверьте Pawprint.