Электростанция нового поколения: Россия начала строить первый в мире атомный энергоблок нового поколения

Россия начала строить первый в мире атомный энергоблок нового поколения

2021-06-08T10:35:00+03:00

2021-06-08T15:42:53+03:00

2021-06-08T10:35:00+03:00

2021

https://1prime.ru/energy/20210608/833878858.html

Россия начала строить первый в мире атомный энергоблок нового поколения

Энергетика

Новости

ru-RU

https://1prime.ru/docs/terms/terms_of_use.html

https://россиясегодня.рф

Событие, историческое для глобальной атомной энергетики, состоялось во вторник на площадке «Сибирского химического комбината» (СХК) госкорпорации «Росатом» в городе Северске… ПРАЙМ, 08.06.2021

энергетика, статьи, россия, атомная энергетика

https://1prime.ru/images/83349/25/833492512.jpg

1920

1440

true

https://1prime.ru/images/83349/25/833492512.jpg

https://1prime.ru/images/83349/25/833492511.jpg

1920

1080

true

https://1prime.ru/images/83349/25/833492511.jpg

https://1prime. ru/images/83349/25/833492510.jpg

1920

1920

true

https://1prime.ru/images/83349/25/833492510.jpg

https://1prime.ru/alternative/20210608/833878185.html

https://1prime.ru/state_regulation/20210607/833871702.html

Агентство экономической информации ПРАЙМ

1

5

4.7

96

7 495 645-37-00

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://россиясегодня.рф/awards/

Агентство экономической информации ПРАЙМ

1

5

4.7

96

7 495 645-37-00

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://россиясегодня.рф/awards/

Агентство экономической информации ПРАЙМ

1

5

4.7

96

7 495 645-37-00

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://россиясегодня.рф/awards/

Агентство экономической информации ПРАЙМ

1

5

4.7

96

7 495 645-37-00

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://россиясегодня.рф/awards/

Агентство экономической информации ПРАЙМ

1

5

4. 7

96

7 495 645-37-00

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://россиясегодня.рф/awards/

СЕВЕРСК (Томская область), 8 июн — ПРАЙМ. Событие, историческое для глобальной атомной энергетики, состоялось во вторник на площадке «Сибирского химического комбината» (СХК) госкорпорации «Росатом» в городе Северске Томской области: здесь официально стартовало строительство первого в мире энергоблока нового поколения БРЕСТ-ОД-300, который станет «сердцем» опытно-демонстрационнного комплекса, воплощающего в себе новое качество атомной генерации будущего — беспрецедентно безопасной, экологичной, ресурсосберегающей и конкурентоспособной, передает корреспондент РИА Новости.

В торжественной обстановке с участием руководства российской атомной отрасли и Томской области началась заливка первого бетона в фундамент реакторного отделения.

Энергоблок установленной электрической мощностью 300 МВт с реактором БРЕСТ-ОД-300 войдет в состав опытно-демонстрационного энергетического комплекса (ОДЭК), строящегося на СХК в рамках отраслевого проекта «Прорыв», реализуемого с 2010-х годов. Ожидается, что реактор БРЕСТ начнет работу во второй половине 2020-х годов.

ОТ ПЕРВОЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ АЭС К «БЛОКУ БУДУЩЕГО»

Аббревиатура БРЕСТ имеет двойное толкование: это название реакторной установки на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем и одновременно обозначение концепции «быстрого» реактора, обладающего свойством естественной безопасности, когда окажутся в принципе невозможны аварии типа Чернобыля и Фукусимы.

Технологии, лежащие в основе ОДЭК, одновременно позволят решать ключевые сырьевые и экологические задачи атомной отрасли, а также укрепить режим нераспространения. И все это завязано на обеспечение конкурентоспособности с другими видами генерации. БРЕСТ — не единственно возможная, но первая концепция, отвечающая совокупности требований крупномасштабной атомной энергетики по безопасности и экономике, и направленная на решение задач устойчивого развития.

ОДЭК, помимо реактора БРЕСТ, включает в себя комплекс по производству так называемого смешанного нитридного уран-плутониевого ядерного топлива для реактора, а также комплекс по переработке отработавшего топлива. В результате получится пристанционный замкнутый ядерный топливный цикл, что даст возможность на одной площадке не только вырабатывать электричество, но и готовить из топлива, выгружаемого из реактора, новое.

Почему картонная упаковка дорожает рекордными темпами

Реактор БРЕСТ стал детищем предприятия Росатома «Ордена Ленина Научно-исследовательского и конструкторского института энерготехники имени Доллежаля» (НИКИЭТ). Символично, что новый атомный «энергокомплекс будущего» строится там, где в конце 1950-х годов заработала первая отечественная промышленная атомная электростанция (Сибирская АЭС), которая начиналась с реактора ЭИ-2, сконструированного под руководством легендарного академика Николая Доллежаля, чье имя сейчас носит НИКИЭТ.

БРЕСТ является прототипом реактора на быстрых нейтронах БР-1200 также со свинцовым теплоносителем, который в свою очередь станет основой коммерческого энергоблока большой электрической мощности порядка 1200 МВт.

ЧЕТВЕРТОЕ ПОКОЛЕНИЕ

В нынешнем веке Россия первой построила и ввела в эксплуатацию атомные энергоблоки с реакторами так называемого поколения «три плюс», а сейчас речь идет об освоении технологий реакторных установок четвертого поколения.

Но дело не только в цифровом обозначении — с четвертым поколением ядерных энерготехнологий термин «реактор» заменяется более корректным термином «система», что включает в себя как непосредственно сам реактор, так и переработку (рециклирование) его ядерного топлива. Такие новые системы, согласно требованиям к ним, выработанным мировым атомным сообществом, должны обладать более высокими эксплуатационными показателями, чем предыдущие поколения, в области обеспечения устойчивого развития, конкурентоспособности с другими видами генерации, безопасности и надежности, а также защиты от распространения, оправдывая использование в их отношении выражения «технологический прорыв».

Сейчас развитие атомной энергетики в мире во многом еще сдерживается боязнью тяжелых аварий, связанных с выбросами радиоактивных веществ. А различные комплексы безопасности, которым оснащены современные атомные энергоблоки, значительно повышают стоимость АЭС. И противоречивым требованиям экономики и безопасности гармонично удовлетворить было бы невозможно, если бы не реакторы на быстрых нейтронах с их уникальными ядерно-физическими свойствами (сейчас вся мировая атомная энергетика построена на реакторах на так называемых тепловых нейтронах, и только в России на Белоярской АЭС эксплуатируются два «быстрых» энергетических реактора).

МИД Финляндии допускает сокращение закупок нефти у России

Российским специалистам удалось показать, что можно так спроектировать ядерные реакторы на быстрых нейтронах, что их безопасность будет основываться на законах природы, а не на создании дополнительных инженерных барьеров и увеличении персонала. Это и есть принцип естественной безопасности, легший в основу концепции реактора БРЕСТ. Его конструкция исключает так называемый разгон на мгновенных нейтронах, ставший причиной аварии в Чернобыле. На БРЕСТе невозможен и фукусимский сценарий с потерей теплоносителя.

Что касается решения сырьевых задач атомной энергетики, то здесь не используется уран-235, которого в природном уране менее 1%. А сочетание свойств плотного нитридного уран-плутониевого ядерного топлива и свинцового теплоносителя дает возможность работать реактору БРЕСТ в так называемом равновесном топливном режиме, то есть когда ядерного «горючего», плутония, нарабатывается столько, сколько «сгорает». Этот наработанный плутоний в составе отработавшего ядерного топлива идет для изготовления новых партий свежего топлива для БРЕСТа, извне подпитываемых только отвальным (обедненным) ураном-238, и так по кругу. Цикл замыкается.

Экологическая безопасность достигается использованием специфических технологий регенерации и рефабрикации отработавшего топлива реактора БРЕСТ, заключающихся в его очистке от продуктов деления, добавлении к очищенной смеси обедненного урана при изготовлении нового топлива. В результате так называемых минорные актиниды, наиболее опасные радиоактивные вещества, в составе регенерированного топлива возвращаются в реактор, где происходит их «пережигание». Вдобавок также решается задача использования урана-238, накапливающегося в результате обогащения природного урана для нужд современной атомной энергетики с реакторами на тепловых нейтронах.

А оставшиеся выделенные продукты деления (собственно радиоактивные отходы) направляются на длительную контролируемую выдержку в специальных хранилищах с последующим помещением их в устойчивые композиции для окончательного захоронения без нарушения природного радиационного баланса Земли.

Что касается укрепления режима нераспространения в рамках концепции реактора БРЕСТ, то оно достигается тем, что в нем не образуется «лишнего» плутония, годного для военных целей. В реакторе БРЕСТ нет и так называемого уранового бланкета — зоны, в которой под действием нейтронов уран превращался бы в высококачественный оружейный плутоний. Кроме того, технологии переработки топлива без выделения плутония делают конечный продукт просто непригодным в качестве «начинки» для ядерных зарядов. Вдобавок при изготовлении топлива для БРЕСТа не требуется обогащать уран, что также снимает многие риски с точки зрения нераспространения.

Атомные электростанции нового поколения | PRO-ARCTIC

\\ Главная \ Технологии

Множество атомных стартапов направлены на решение проблем, которые наносят ущерб атомной энергетике. Подробности — в материале портала Grist 

Еще в 2009 году Саймон Айриш, инвестиционный менеджер в Нью-Йорке, нашел такую возможность, которая, как он думал, могла бы изменить мир, в то время как деньги превращаются в богатство.

Айриш увидел, что страны всего мира нуждаются в создании ошеломляющего количества проектов в области экологически чистых источников энергии для замены инфраструктуры ископаемого топлива, обеспечивающих при этом достаточную энергию для увеличения спроса со стороны Китая, Индии и других быстрорастущих стран. Он понял, что все это трудноосуществимо для возобновляемых источников энергии, которые зависят от ветра и солнечного света. И он знал, что атомная энергетика, единственная существующая форма чистой энергии, которая могла бы заполнить пробелы, была слишком дорогой, чтобы конкурировать с нефтью и газом.

Но затем в 2011 году на конференции он встретил инженера с инновационным проектом ядерного реактора, охлаждаемого расплавами солей. Если это сработает, подумал Айриш, это могло бы не только решить проблемы с устареванием ядерной энергии, но и обеспечить реалистичный сценарий отказа от ископаемого топлива.

«Встал вопрос «Сможем ли мы сделать что-то лучшее, чем традиционные реакторы, коммерциализированные 60 лет назад?», – припомнил Айриш». И ответ был «Конечно»».

Айриш был настолько уверен, что новый реактор был отличной инвестицией, что поставил на кон свою карьеру. Почти десятилетие спустя Айриш является генеральным директором компании Terrestrial Energy, расположенной в Нью-Йорке, компании, которая, как ожидается к 2030 году, построит реактор на расплавах солей.

И компания Terrestrial далеко не единственная. По всей стране появляются десятки атомных стартапов, посвященных решению общеизвестных проблем атомной энергетики – радиоактивные отходы, разрушения, распространение оружия и высокие издержки.

Существуют реакторы, сжигающие радиоактивные отходы. Существуют реакторы, предназначенные для уничтожения изотопов, которые могут быть превращены в оружие. Есть небольшие реакторы, строительство которых обойдется заводам совсем недорого. Так много идей!

Бывший министр энергетики Эрнест Монис, консультант компании Terrestrial, чувствует зарождение чего-то нового. «Я никогда не видел подобных инноваций в данной отрасли», – отметил он. – «Это действительно волнительно».

Другие реакторы, подобно реактору на расплавах солей Terrestrial, автоматически охлаждаются при достижении слишком высокой температуры. Через обычные реакторы проходит вода, чтобы предотвратить их перегрев, но если что-то помешает этому потоку – например, землетрясение и цунами в Фукусиме – вода вытечет, не оставив ничего, что бы могло предотвратить расплавление.

В отличие от воды соль не вытекает, поэтому даже если операторы отключат системы безопасности и уйдут, соли продолжат охлаждать систему, сказал Айриш. Соли нагреваются и расширяются, расталкивая атомы урана друг от друга и замедляя реакцию (чем дальше друг от друга атомы урана, тем меньше вероятность того, что летящий нейтрон расколет их, вызвав следующее звено в цепной реакции).

«Это как ваша кастрюля на плите, когда вы кипятите макароны», – сказал Айриш. Неважно насколько сильно разогрета ваша плита, макароны никогда не превысят температуру в 212 градуса по Фаренгейту, пока вода не выкипит. Пока вода не выкипит, она просто циркулирует и рассеивает тепло. Однако, если заменить воду жидкой солью, ваш хладагент начнет испаряться не раньше, чем достигнет 2 500 градусов по Фаренгейту.

Возможно, это звучит как научная фантастика, но это реально. Россия производит электроэнергию с использованием передового реактора, сжигающего радиоактивные отходы с 2016 года. Китай построил реактор с шаровой засыпкой, который блокирует радиоактивные элементы внутри графитовых шарообразных сфер размером с мяч.

В 2015 году для отслеживания стартапов и проектов общественного сектора, посвященных обеспечению низкоуглеродной энергии более безопасной, дешевой и чистой атомной энергией, центристский научно-исследовательский центр Third Way начал сопоставлять все передовые проекты по атомной энергетике в стране. На первой карте было 48 отметок, теперь их 75 и их количество продолжает распространяться по карте словно цветная коревая сыпь.

«С точки зрения количества проектов, количества людей, задействованных в нем, и объема частного финансирования, нет ничего, что могло бы сравниться с ним, если только не возвращаться в 1960-е годы», – сказал Райан Фитцпатрик, работающий над чистой энергией для Third Way.

В то время, когда Уолт Дисней только выпустил фильм «Наш друг Атом», популяризирующий ядерную энергию, когда футуристическое понятие электричества «слишком дешевого, чтобы измерять» казалось правдоподобным, электроэнергетические компании планировали построить сотни реакторов по всей территории Соединенных Штатов.

Почему все это происходит сейчас? В конце концов, ученые работают над такими альтернативными типами реакторов с начала холодной войны, но пока так и не освоили их. История передовых реакторов усеяна обломками неудачных попыток. Реактор с солевым охлаждением впервые был успешно запущен в 1954 году, но США решили специализироваться на реакторах с водяным охлаждением и ликвидировать другие модификации.

Но кое-что фундаментальное изменилось: Раньше у ядерных компаний не было причин выкладывать миллиард долларов, необходимый для получения новой модификации в рамках федерального регуляторного процесса, поскольку обычные реакторы приносили прибыль. Сейчас же ситуация изменилась.

«Впервые за последние полвека действующие лидеры рынка атомной энергетики терпят финансовое бедствие», – сказал Айриш.

В последнее время ставка Соединенных Штатов на обычные реакторы с водяным охлаждением обходится очень дорого. В 2012 году компания South Carolina Electric & Gas получила разрешение на строительство двух гигантских традиционных реакторов на 2200 мегаватт, достаточных для снабжения энергией 1,8 миллионов домов, пообещав запустить их к 2018 году. Потребители электроэнергии увидели, что их счета выросли на 18 процентов для оплаты строительства, которое вскоре столкнулось с задержками. В прошлом году, после вливания 9 миллиардов долларов в проект, энергокомпания сдалась.

«Последние проекты строительства в Соединенных Штатах стали катастрофой, в основном из-за плохой технологии производства строительных работ», – сказал Джон Парсонс, содиректор центра малоуглеродной энергетики для передовых ядерных энергосистем MIT.

Аналогичная ситуация сложилась и в других странах. В Финляндии строительство нового реактора на электростанции Олкилуото на восемь лет отстает от графика и на 6,5 млрд долларов превышает бюджет.

Ввиду этого, такие атомные стартапы разрабатывают собственный бизнес, чтобы избежать ужасных перерасходов средств. В планы многих из них входит строительство отдельных частей реактора на заводе, а затем уже их сборка, подобно Лего, на строительной площадке. «Если у вас есть возможность перенести строительство на завод, вы можете существенно снизить затраты», отметил Парсонс.

Новые реакторы могут также способствовать снижению расходов за счет более высокого уровня безопасности. В обычных реакторах существует значительный риск разрушения, главным образом потому, что они предназначены для подводных лодок. Легко охладить реактор водой, если речь идет о подводной лодке, находящейся под водой, однако когда такие реакторы оказываются на суше, для их охлаждения приходится начинать закачивать воду, объяснил Айриш. Такая система подкачки не имеет права на поломку, иначе в итоге получится еще одна Фукусима. Ваша система безопасности и резервирование должны быть лучшими из лучших.

Информационно-аналитический центр Third Way

Проект реактора стартапа из Силиконовой долины Окло основывается на прототипе, не подверженном разрушениям. «При отключении инженерами системы охлаждения реактор охлаждается самостоятельно, затем запускает резервирование и возвращается к нормальной работе в этот же день», отметила Кэролин Кочран, одна из сооснователей Окло. Если бы таким более безопасным реакторам не требовались резервные системы охлаждения и бетонные защитные оболочки, строительство электростанций обходилось бы компаниям гораздо дешевле.

Часто технологии долгое время терпят неудачи, прежде чем увенчаться успехом: 45 лет доработок отделяет первую электрическую лампочку и патент Томаса Эдисона на лампу накаливания. При проектировании могут уйти десятилетия, прежде чем удастся уловить ту самую идею. Похоже, что другие в прошлом уже испробовали каждую возможную идею в области передовой атомной энергетики, отметил Парсонс. «Но наука не стоит на месте», – сказал он. – «Материалы, которые имеются сейчас, гораздо лучше тех, что были десятилетия назад. И перспектива того, что это может сработать, выглядит вполне правдоподобно.»

Недавнее исследование в рамках некоммерческого проекта «Инновационная реформа в области энергетики» показало, что последняя серия атомных стартапов может обеспечить электроэнергией где-то за 36–90 долларов США за мегаватт-час. Такая стоимость может составить конкуренцию любым электростанциям на природном газе (стоимость которого колеблется от 42 до 78 долларов США) и обеспечить реальную альтернативу ископаемому топливу.

При наилучшем варианте развития событий, атомная энергия могла бы быть даже дешевле. Существуют прогнозы, что подобные исследования могут быть основаны, скажем, на усовершенствованной конструкции, которая позволит снизить затраты на строительство, однако она не может предвосхитить революционные достижения.

«Будем надеяться, что эти разработчики придумают гораздо более радикальные способы сокращения затрат – вы хотели бы, чтобы энергия была более доступной для миллиардов людей – настолько, чтобы атомная энергетика стала дешевой альтернативой, способной обойти природный газ, даже при отсутствии цен на углеродные квоты», – сказал Парсонс. – «Пока это лишь мечта, но предприниматели должны ее реализовать».

Мэтью Банн, эксперт по атомной энергетике из Гарварда, сказал, что если атомная энергетика будет играть роль в борьбе с изменением климата, таким передовым атомным компаниям придется развиваться невероятно быстро. «Чтобы обеспечить десятую часть чистой энергии, необходимой нам к 2050 году, мы должны ежегодно добавлять 30 гигаватт в энергосеть», – сказал он.

Это означает, что в мире необходимо будет построить в 10 раз больше атомных станций, нежели до катастрофы в Фукусиме в 2011 году. Насколько это возможно?

«Я думаю, что мы должны пытаться – я не оптимист», – сказал Банн, отметив, что темпы, с которыми нам нужно будет развивать солнечную и ветровую энергетику, чтобы прекратить использование ископаемого топлива, так же устрашают.

На пути к атомному перерождению все еще стоят большие преграды. Потребуются годы для испытания прототипов и получения одобрения от федеральных регулятивных органов, прежде чем компании смогут хотя бы приступить к строительству. «Для того, чтобы передовые ядерные технологии сыграли определенную роль в глубокой декарбонизации в течение следующих нескольких десятилетий, США потребуется пересмотреть способ внедрения технологии, согласно исследованию, опубликованному ранее в этом месяце в Трудах Национальной Академии наук.»

Эксперты отмечают практически те же шаги, дающие передовым ядерным технологиям хороший шанс на победу: Создание более благоприятной для инновационных технологий нормативно-правовой базы вместо приоритизации традиционных реакторов. Мотивация коммунальных предприятий к приобретению низкоуглеродной энергии. Значительное увеличение финансирования.

Люди, стоящие за новым пополнением ядерных компаний, считают, что при соответствующей поддержке они смогут выйти на рынок гораздо быстрее. Окло нацелены запустить промышленный реактор к 2025 году.

«Можем ли мы ускорить декарбонизацию при помощи атомной энергии? Франция сделала это, это возможно», – отметила Кочран из Окло. – «Наши реакторы в 500 раз меньше, чем [новейшие обычные реакторы], они обладают всеми неотъемлемыми характеристиками безопасности, и могут перерабатывать ядерные отходы. Будет ли процесс рассмотрения нашего заявления хоть сколько-нибудь короче?»

Снижение этих барьеров могло бы обойтись дешевле, чем позволить правительству выбрать одну перспективную идею и нянчиться с ней как с привилегированным ребенком, подобно тому, как раньше относились к обычной атомной энергетике, сказала Джессика Лаверинг, которая изучает ядерную энергию в Институте Прорыва, про-технологическом экологическом аналитическом центре.

«Мы могли бы выбрать одну идею, потратить много денег, чтобы ее коммерциализировать, а затем субсидировать каждый еще более затратный проект», – сказала Лаверинг. «Или мы могли бы инвестировать гораздо меньшую сумму в модернизацию системы в целом».

Тем не менее, можно было бы легко взять передовые атомные проекты на 30 лет, провести их через проверку на соответствие требованиям законодательства, зафиксировать непредвиденные проблемы, возникающие в процессе, и доказать их конкурентоспособность, заявил Дэн Каммен, занимающийся изучением чистой энергии в Калифорнийском Университете в Беркли. И к тому времени, считает Каммен, в конкуренции появятся и другие варианты: Аккумулирование энергии развивается в лучшую сторону, и вполне возможен прорыв в аккумулировании с использованием теплоты плавления.

«В конце концов, на планете с 10-миллиардным населением, некоторое количество мощной, доступной, недорогой, безопасной базовой энергии – подобно той, что мы получаем из атомного деления – могло бы оказаться чрезвычайно полезным», – отметил Каммен. – «Есть и другие представители рынка в отношении прямой солнечной энергии, которые еще 10 лет назад звучали как научная фантастика – космические солнечные электростанции, солнечные батареи в виде пленки на каждое окно. Такое тоже существует.»

На нынешнем историческом этапе все кажется далекой перспективой. Нам необходимо полностью заменить нашу энергосистему не раздумывая. Для этого люди подготавливают много различных почв. Но о сборе урожая говорить еще очень рано, хотя уже и заметен обильный рост свежих побегов в саду передовых ядерных технологий.

Такой рост новых ядерных возможностей вдохновил молодых людей, рассматривающих ядерные технологии как способ отказаться от ископаемого топлива. Студенты колледжей устремились в сферу ядерной энергетики. Число студентов, занимающихся данным предметом, резко снизилось при обвале ядерной промышленности в конце 1970-х (авария на АЭС Три-Майл-Айленд в 1979 не способствовала улучшению ситуации), однако с начала 2000-х стало неуклонно расти.

Количество дипломов, полученных в области ядерной энергетики, начиная с 1966 года. Оук-Риджский институт науки и образования

Некоторые из его студентов планируют запускать свои собственные предприятия продвинутой ядерной энергетики. Документалист Дэвид Шумахер встретился с некоторыми из них и настолько заразился их энтузиазмом, что посвятил им документальный фильм «The New Fire», вышедший в прошлом году.

«Они настоящие молодые идеалисты, пытающиеся спасти нашу планету, предпринимая действительно значимые, но непопулярные шаги», – заявил Шумахер. – «Они могли бы заработать гораздо больше где-нибудь еще, однако вместо этого они основывают такие ядерные компании, заранее зная, что будут высмеяны.»

Это чувство, с которым Саймон Айриш из компании Terrestrial Energy знаком не понаслышке. «Взгляды на ядерную энергетику такие негативные», – отметил он. «Просто убедить деловых людей выслушать тебя – уже большая победа».

Пока его компания борется с общественным мнением, Айриш заявил, что все ключевые задачи были реализованы вовремя. В прошлом году канадские регулирующие органы объявили, что компания Terrestrial завершила начальную стадию – анализ проекта – первый шаг на пути к получению одобрения властей страны. Айриш уже выбрал территории в Онтарио, где компания Terrestrial могла бы построить свои первые реакторы.

И все же Айриш умолчал об остальных этапах Terrestrial, он описал опыт, который, по его словам, вселяет в него большую уверенность в перспективах компании, нежели остальные ее достижения, имеющиеся на данный момент.

В августе прошлого года он оказался в офисе крупного нью-йоркского инвестора, главного спонсора природоохранных организаций. Добиться этой встречи было непросто – опять же, из-за неутихающих споров вокруг ядерной энергетики. В конце концов Айриш убедил предпринимателя в том, что возобновляемые источники энергии и ядерная энергетика могут не просто сосуществовать, но и отлично дополнять друг друга.

По словам Айриша, он был в разгаре объяснения проекта реактора Terrestrial, когда тот прервал его и сказал: «Погодите-ка, он способен вырабатывать тепло! Промышленному сектору необходимо тепло, а ветровые и солнечные электростанции никаким образом не могут этого обеспечить».

«Он – это как раз то звено, которого нам не хватало», – заявил Айриш.

Твитнуть

Эта атомная электростанция нового поколения предназначена для штата Вашингтон. Может ли он «изменить мир»?

Второй номер в серии сообщений Seattle Times о будущем атомной энергетики в США в эпоху изменения климата.

РИЧЛАНД, Вашингтон — Клэй Селл, расположенный недалеко от реки Колумбия, надеется начать новую эру ядерной энергетики с четырьмя небольшими реакторами, каждый из которых заполнен «камушками» размером с бильярдный шар, наполненными урановым топливом.

Главный исполнительный директор компании X-energy из Мэриленда Селл намерен запустить проект к 2028 году в рамках более широкой попытки разработать более безопасные и гибкие реакторы, чтобы пересмотреть энергетическое будущее страны.

Эти усилия получили поддержку в столице страны, где многие демократы, стремящиеся добиться прогресса в борьбе с изменением климата, объединились с республиканцами, чтобы направить деньги на развитие. Федеральное министерство энергетики получило 160 миллионов долларов для помощи в финансировании X-energy, а законопроект об инфраструктуре, одобренный Конгрессом 5 ноября, увеличивает эту сумму, чтобы покрыть почти половину запланированной стоимости проекта реактора в Вашингтоне в 2,2 миллиарда долларов.

«Мы верим, что то, что начинается здесь, в Вашингтоне, изменит мир», — сказал Селл представителям коммунальных служб, собравшимся 28 октября в Кенневике.

X-energy — одна из трех компаний, связанных с Тихоокеанским Северо-Западом, которые получили федеральные средства для помощи в разработке нового поколения малых атомных электростанций, которые, поскольку они производят электричество без прямого сжигания ископаемого топлива, могли бы помочь в глобальные усилия по сокращению выбросов парниковых газов, вызывающих потепление климата.

X-energy вместе с TerraPower, основанной Биллом Гейтсом, из Белвью, и NuScale, базирующейся в Портленде, предлагают реакторы, которые могут увеличивать и уменьшать свою электрическую мощность гораздо быстрее, чем большие реакторы, работающие сейчас. Эта гибкость может помочь сохранить баланс электрических сетей, поскольку все больше ветровой и солнечной энергии появляется в сети.

TerraPower планирует построить свой проект на месте угольной электростанции в Вайоминге в партнерстве с дочерней компанией PacifiCorp, частной коммунальной компании. NuScale предлагает проект в Айдахо и рассматривает возможность размещения подразделения в штате Вашингтон.

Ядерная промышленность Тихоокеанского Северо-Запада и других регионов страны имеет опыт подачи, а иногда и запуска проектов, которые не были реализованы. Скептики говорят, что эти проекты следующего поколения перепроданы и сталкиваются с большими проблемами в производстве электроэнергии по конкурентоспособным ценам без ущерба для безопасности и безопасности, и в сроки, достаточные для того, чтобы помочь сократить выбросы углерода к середине века.

«Честно говоря, я просто потерял дар речи от успеха, которого сторонники этих заводов добились, обманув… многих правительственных чиновников», — сказал Питер Брэдфорд, бывший член Комиссии по ядерному регулированию и бывший председатель Комиссии по ядерному регулированию штата Мэн и Нью-Йорк. коммунальные комиссии. «Они должны нести гораздо более тяжелое бремя, когда дело доходит до достоверности того, что они говорят».

Проект NuScale в южном Айдахо, включающий небольшие реакторы с водяным охлаждением, находится дальше всего в разработке и столкнулся с задержками, изменениями в конструкции и растущими прогнозами затрат.

NuScale заключила партнерское соглашение с консорциумом коммунальных предприятий из Юты для разработки того, что изначально предполагалось как электростанция с 12 небольшими реакторами. По словам Лаварра Уэбба, представителя Utah Associated Municipal Power Systems, проект, стоимость которого в настоящее время оценивается в 5,1 миллиарда долларов, с тех пор был сокращен до шести реакторов, которые, как ожидается, будут введены в эксплуатацию в 2029 году.

Хотя Уэбб говорит, что регистрация для захвата власти «идет очень хорошо», некоторые коммунальные предприятия передумали и отказались от участия в проекте. По состоянию на начало ноября консорциум заключил контракты на получение 22% от предложенных проектом 462 мегаватт электроэнергии.

Центр в Вашингтоне?

Селл нашел горячую поддержку X-energy в районе Tri-Cities, центре ядерной промышленности штата Вашингтон, который долгое время поддерживался миллиардами долларов налогоплательщиков, поступающими на очистку федерального объекта в Хэнфорде, где плутоний производился для Американские атомные бомбы оставили после себя токсичное радиоактивное наследие.

Генераторная станция Колумбия, единственная коммерческая атомная электростанция в Вашингтоне, расположена на окраине Хэнфорда. А его оператор Energy Northwest будет управлять реакторами X-energy в соответствии с соглашением, о котором было объявлено в прошлом году.

Третьим партнером является Коммунальный округ округа Грант Восточного Вашингтона, которому будут принадлежать реакторы и который будет нести ответственность за привлечение около 1 миллиарда долларов финансирования.

Эта утилита может похвастаться обилием дешевой гидроэлектроэнергии, которая привлекла в округ Microsoft, Intuit и другие компании, которым требуется много электроэнергии для центров обработки данных и других операций.

Кевин Нордт, генеральный менеджер Grant County PUD, убежден, что атомная энергетика может стать важным дополнением к энергетическому портфелю коммунального предприятия для удовлетворения растущего спроса.

Но работа над этим партнерством еще не завершена.

Нордт сказал, что коммунальный округ также рассматривает проект альтернативного участка в округе Грант и изучает другой вариант сотрудничества с NuScale.

Затраты на электроэнергию, производимую атомными электростанциями следующего поколения, являются ключевой проблемой и источником неопределенности.

За последнее десятилетие стоимость возобновляемых источников энергии резко упала. Но, в отличие от энергии ветра и солнца, ядерная энергия может подаваться в сеть всякий раз, когда это необходимо, и так долго, как это необходимо. Это делает эту силу более ценной, сказал Нордт. Тем не менее, он говорит, что необходим более глубокий финансовый анализ, и округ Грант может решить не продвигать ни один из этих проектов.

«Мы можем сказать: «Вы знаете, эй, ядерный путь выглядел благоприятным, но сейчас он не для нас». Это возможно», — сказал Нордт, ранее работавший в Energy Northwest. — Я не говорю, что это высокая вероятность.

Энергия Икс продвигается вперед

Энергия Икс была создана Камом Гаффарианом, предприимчивым иммигрантом из Ирана, который основал крупную подрядную компанию НАСА и другие предприятия. В 2009 году он обратил свое внимание на ядерную энергетику, чтобы помочь справиться с тем, что он считал планетарным кризисом, вызванным изменением климата.

Он занимается разработкой реактора с газовым охлаждением гелия, способного работать при более высоких температурах, что, по его словам, позволит более эффективно производить электроэнергию. Эта технология существует уже несколько десятилетий, но никогда не использовалась широко в США. Компания по контракту с министерством обороны также разрабатывает небольшие переносные реакторы.

«Моя стратегия на будущее — это развертывание, развертывание и еще раз развертывание», — заявил Гаффарян в своей речи в 2017 году. «Мы провели достаточно исследований. Мы достаточно танцевали».

Гаффариан в 2019 году нанял Селла, опытного инсайдера из Вашингтона, который занимал должность заместителя министра энергетики в администрации Буша.

При поиске места для размещения первого проекта Селл говорит, что его привлек в Вашингтон отчасти закон, принятый в 2019 году, согласно которому к 2045 году вся электроэнергия, вырабатываемая на ископаемом топливе, должна быть отключена от энергосистемы штата.

«Это самая трансформирующая вещь, которая произошла на рынках ядерной энергии в Соединенных Штатах, потому что она создала коммерческую основу для успеха, и невероятного успеха», — сказал Селл в мартовских показаниях Конгресса.

Четыре реактора X-energy смогут генерировать 320 мегаватт электроэнергии, что составляет менее одной трети от примерно 1200 мегаваттной мощности электростанции Колумбия.

Проект с реактором, получившим название Xe-100, станет первой новой разработкой в ​​области ядерной энергетики в штате с 1970-х годов, когда Вашингтонская государственная система энергоснабжения — первоначальное название консорциума Energy Northwest — попыталась построить пять крупных атомных электростанций. электростанции, но закончили только одну из-за катастрофических усилий, основанных на ошибочных прогнозах будущего спроса на электроэнергию.

Незавершенные электростанции оставили горькое наследие, в том числе крупнейший в истории США дефолт по муниципальным облигациям и глубокое недоверие к ядерной энергетике.

Одним из наиболее заметных напоминаний о системе электроснабжения штата Вашингтон, которую недоброжелатели прозвали «Упс», является массивное здание с бетонным куполом, возвышающееся над участком площадью 100 акров рядом с электростанцией Колумбия. Предполагалось, что это будет WPPSS № 1, но строительство было остановлено в 1982 году, когда оно было завершено почти на 65%.

Предложение X-energy, представленное Министерству энергетики, предусматривает установку реакторов на 22 акрах этого участка, который уже включает водозаборы из реки Колумбия.

Технология нового поколения

Веб-сайт X-energy рекламирует реактор с гелиевым охлаждением как безопасный для производства электроэнергии «в процессе, столь же чистом, как ветер и солнечная энергия».

Реактор работает при гораздо более высоких температурах, чем действующие сейчас атомные электростанции с водяным охлаждением. Он набит, как автомат с жевательной резинкой, камешками, каждый из которых содержит тысячи топливных частиц.

Уран в этих топливных частицах обогащен для повышения уровня делящегося изотопа U-235 выше 15%. Это намного ниже уровня примерно 90%, необходимого для атомных бомб, но все же более чем в три раза превышает уровень обогащения топлива реакторов текущего поколения.

Сердцем защитного чехла является конструкция топлива, в которой ядра урана спрятаны внутри трех защитных слоев из углеродных и керамических материалов.

Это топливо называется TRISO. Федеральное министерство энергетики называет TRISO «самым надежным ядерным топливом на земле». X-energy утверждает на своем веб-сайте, что топливо удерживает отходы и полностью предотвращает расплавление.

Поддержите экологическую журналистику на плаву

ICN предоставляет отмеченные наградами материалы о климате бесплатно и с рекламой. Мы полагаемся на пожертвования таких читателей, как вы, чтобы продолжать работу.

Пожертвовать сейчас

Sell в своем выступлении в Kennewick от 28 октября сказал, что эта безопасность позволяет значительно упростить конструкцию, что приводит к значительной экономии средств. «Я говорю о реакторе, который имеет одну десятую количества необходимых систем безопасности по сравнению с электростанцией Колумбия», — сказал Селл.

Утверждения о нерасплавляющемся топливе отвергаются Эдвином Лайманом, физиком из Союза обеспокоенных ученых, который много лет занимается исследованиями безопасности ядерных реакторов, как «абсурдными».

Лайман задается вопросом, будет ли реактор X-energy достаточно безопасным, чтобы оправдать проект, в котором отсутствуют дорогостоящие герметичные защитные оболочки, стандартные для нынешнего поколения реакторов с водяным охлаждением.

Он говорит, что для обеспечения безопасности топлива TRISO необходимо постоянно производить его в соответствии со строгими стандартами. Пока, по его словам, это не было продемонстрировано в Соединенных Штатах.

В отчете, который он опубликовал в этом году, Лайман отмечает, что испытание топлива в 2019 году в национальной лаборатории на юге Айдахо «пришлось прекратить досрочно», поскольку мониторинг показал, что «топливо начало выделять продукты деления со скоростью, достаточно высокой, чтобы бросить вызов пределы дозы облучения за пределами площадки».

Если проект продвинется вперед, Лайман призывает Комиссию по ядерному регулированию использовать более осторожный подход к лицензированию, который сначала утвердит реактор в качестве прототипа, прежде чем переходить к коммерческому производству.

«Многие причины, по которым вы отправитесь в это путешествие, не подтверждаются доказательствами», — сказал Лайман.

Чиновники X-energy оспаривают критику Лаймана.

— Я давно знаю Эда, — сказал Селл. «Он привержен своим антиядерным позициям. Этот конкретный отчет, поскольку он был связан с нами, основывался на общедоступной информации, которая больше не является актуальной или актуальной».

Проект X-energy в Вашингтоне также получает сопротивление со стороны северо-западного племени.

Конфедеративные племена индейской резервации Уматилла не поддерживают размещение небольших модульных реакторов, таких как предложенные X-energy, или любые новые ядерные миссии в Хэнфорде, согласно письму от 6 августа в Министерство энергетики от председателя племен. ‘ доска, Н. Кэтрин Бригам.

Федеральная резервация Хэнфорд включает районы, которые считаются наиболее загрязненными ядерными объектами в Северной Америке. Массивная задача по очистке 177 резервуаров, в которых хранится опасная смесь радиоактивных и химических отходов, некоторые из которых протекают, представляет собой серьезную проблему очистки.

В письме отмечалось, что договоры 1855 года об уступке миллионов акров земли призывали к сохранению важных прав, включая охоту, рыболовство и собирательство. Хэнфорд частично находится в пределах этих договорных территорий, и разработка нового реактора может повлиять на эти права и ресурсы, говорится в письме Бригама, в котором содержится призыв к консультациям для обсуждения ответственности федерального правительства в соответствии с договором.

Обеспокоенность племен разделяет Columbia Riverkeeper, экологическая группа Северо-Запада, которая опубликовала сентябрьский отчет, в котором взрыв малых ядерных реакторов назван «неприемлемым решением проблемы изменения климата».

X-energy еще не подала заявку на получение лицензии Комиссии по ядерному регулированию на эксплуатацию реактора, сложный процесс, который включает в себя обширную проверку безопасности, по словам представителя комиссии Скотта Бернелла.

«Это должно быть конкурентоспособным»

Ожидается, что в ближайшие месяцы на площадке X-energy на реке Колумбия начнется бурение для отбора проб почвы.

Согласно предварительному графику, строительство может начаться к 2024 году.

На встрече в Кенневике, организованной 28 октября компанией Energy Northwest, было много оптимизма. Нордт из округа Грант, появляясь на панели вместе с Селлом, говорил о ценности гибкого источника ядерной энергии. И он призвал других должностных лиц коммунальных служб подумать о том, чтобы подписаться и получить часть этой мощности.

— Я бы сказал, обратитесь к Гранту, мы позаботимся о деталях, — заявил Нордт.

Но в штате, где прежние финансовые проблемы Вашингтонской государственной системы электроснабжения все еще отбрасывают тень, любой шаг коммунального округа по финансированию нового ядерного проекта будет подвергнут тщательному анализу.

Нордт признает это.

«Это должно быть конкурентоспособным. Мы делаем это не потому, что считаем эту технологию крутой», — сказал Нордт. «Это деньги нашего клиента, к которым мы относимся очень серьезно».

Ядерные реакторы могут стать ключом к зеленому будущему

На доске в конференц-зале в самом сердце Силиконовой долины Джейкоб ДеВитт делает набросок первого продукта своего стартапа. В красном маркере это выглядит как пивная банка в Koozie, воткнутая в сумасшедшую соломинку. В реальной жизни он будет размером с джакузи и сделан из множества экзотических материалов, таких как цирконий и уран. В тщательно контролируемых условиях они будут взаимодействовать для производства тепла, которое, в свою очередь, будет производить электричество мощностью 1,5 мегаватта, достаточное для питания района или фабрики. Маленькая электростанция ДеВитта будет работать десять лет без дозаправки и, что удивительно, не будет выбрасывать углерод. «Это металлическая термобатарея», — скромно говорит он. Но чаще ДеВитте называет его другим именем: ядерный реактор.

Деление не для слабонервных. Строительство работающего реактора, даже очень маленького, требует точных и кропотливых усилий как инженеров, так и продавцов бумаги. Понятно, что правила исчерпывающие. Топливо трудно достать — в «Газ-Н-Сип» уран не продают. Но ДеВитт планирует запустить свой первый реактор примерно в 2023 году, всего через десять лет после того, как он стал соучредителем своей компании Oklo. После этого они хотят сделать для местных ядерных зарядов то, что Тесла сделала для электромобилей: использовать нишевую и дорогую первую версию в качестве трамплина к более дешевым, крупным и массовым продуктам. В случае Окло это означает начать с «микрореактора», предназначенного для отдаленных населенных пунктов, таких как деревни на Аляске, которые в настоящее время зависят от дизельного топлива, доставляемого грузовиками, баржами или даже самолетами за непомерные деньги. Затем строить больше и постепенно увеличивать реакторы, пока их источник энергии с нулевым выбросом углерода не сможет внести существенный вклад в глобальные усилия по сокращению выбросов ископаемого топлива.

На саммитах по глобальному климату, в коридорах Конгресса и в государственных зданиях по всей территории США ядерная энергетика стала спорным краеугольным камнем планов по сокращению выбросов углерода. Все знают, что им это нужно. Но никто на самом деле не уверен, что хочет этого, учитывая его историю аварий. Или даже если они смогут получить его вовремя для достижения неотложных климатических целей, учитывая, сколько времени уходит на строительство. Oklo — одна из растущего числа компаний, работающих над решением этих проблем, помещая реакторы в более безопасные, простые в сборке и меньшие по размеру корпуса. Ни одна из них не совсем готова масштабироваться до производства на рыночном уровне, но, учитывая инвестиции, вкладываемые в технологию прямо сейчас, наряду с растущим осознанием того, что мы не сможем отказаться от ископаемого топлива без ядерной энергии, это Держу пари, что хотя бы один из них изменит правила игры.

Если существующие заводы являются энергетическим эквивалентом 2-литровой бутылки из-под газировки с гигантскими реакторами мощностью более 1000 мегаватт, стратегия Oklo заключается в том, чтобы производить реакторы банками. Стоимость строительства в расчете на мегаватт может быть выше, по крайней мере, на первых порах. Но производство единиц на заводе дало бы компании возможность улучшить свои процессы и снизить затраты. Окло станет пионером новой модели. Атомным станциям больше не нужно делать большие ставки, даже для гигантских коммунальных предприятий. Венчурные капиталисты могут воспользоваться потенциалом выхода на глобальный рынок. Климатическим ястребам следует лебезить перед альтернативой энергии с нулевым выбросом углерода, которая дополняет растущие запасы энергии ветра и солнца. В отличие от сегодняшних электростанций, которые наиболее эффективно работают на полную мощность, что затрудняет их адаптацию к сети, все более питаемой от переменных источников (не каждый день солнечный или ветреный), следующее поколение ядерных технологий хочет быть более гибкими, способность быстро реагировать на взлеты и падения спроса и предложения.

Разработать эти инновации сложно. 30 сотрудников Oklo заняты распутыванием узлов безопасности и сложности, из-за которых стоимость строительства атомных электростанций взлетела до небес, а их строительство в США практически остановилось. «Если бы эта технология была совершенно «новой» — как если бы ядерное деление было недавним прорывом. из лаборатории 10 или 15 лет назад — мы бы говорили о строительстве нашего 30-го реактора», — говорит ДеВитт.

Но ядерное деление — старая и непростая технология, и коммунальные предприятия сейчас изо всех сил пытаются сохранить свои существующие гигантские атомные электростанции открытыми. Экономически они изо всех сил пытаются конкурировать с дешевым природным газом, а также с ветровой и солнечной энергией, часто субсидируемой правительствами. Тем не менее, ориентированные на климат страны, такие как Франция и Великобритания, которые планировали поэтапный отказ от ядерной энергетики, вместо этого удваивают свои усилия. (В октябре президент Франции Эммануэль Макрон отказался от планов по закрытию 14 реакторов, а в ноябре объявил, что вместо этого страна начнет строительство новых. ) На климатическом саммите ООН в Глазго США объявили о своей поддержке Польши, Кении, Украина, Бразилия, Румыния и Индонезия строят свои новые атомные электростанции, а европейские участники переговоров заверили, что атомная энергия считается «зеленой». В то же время демократы и республиканцы (к всеобщему удивлению) часто сходятся во мнении о преимуществах ядерной энергетики — и во многих случаях кладут на нее свои финансовые возможности, чтобы сохранить открытыми старые электростанции в США и ускорить внедрение новых технологий внутри страны и за границей.

Это явно странный момент в жизни технологии, которая уже изменила ход одного века, а теперь хочет изменить ситуацию в другом. В США 93 действующих ядерных реактора; вместе они обеспечивают 20% электроэнергии США и 50% безуглеродной электроэнергии. Ядерная энергия должна быть решением проблемы климата, удовлетворяющим как технические, так и экономические потребности. Но в то время как существующие станции, наконец, работают с завидной эффективностью (после 40 лет отработки перегибов), конструкции следующего поколения все еще находятся в десятилетии от того, чтобы стать более чем нишевым игроком в нашем энергоснабжении. Все хотят стабильного снабжения электроэнергией, не полагаясь на уголь. Как это ни парадоксально, ядерное оружие находится прямо под рукой и вне досягаемости.

Чтобы это изменилось, «новая ядерная энергетика» должна появиться до того, как старые атомные электростанции отступят. Он должен идти в ногу с технологическими улучшениями в других областях, таких как долгосрочное хранение энергии, где каждое постепенное улучшение увеличивает потенциал возобновляемых источников энергии для производства большего количества нашей электроэнергии. Это должно быть дешевле, чем технологии улавливания углерода, которые позволили бы гибким газовым заводам работать без воздействия на климат (но все же слишком дороги для масштабного строительства). И, наконец, оно должно произойти до того, как мы сдадимся — до того, как призрак климатической катастрофы создаст коллективный «гибель» и мы перестанем пытаться измениться.

Не все думают, что атомная энергетика сможет со временем заново изобрести себя. «Когда дело доходит до предотвращения неизбежных последствий изменения климата, даже передовые ядерные технологии окажутся недостаточными и слишком запоздалыми», — прогнозирует Эллисон Макфарлейн, бывший председатель Комиссии по ядерному регулированию США (NRC) — правительственного агентства. исключительная ответственность за разрешение новых заводов. Сможет ли стабильный, безопасный, известный источник энергии соответствовать ситуации, или ядерная энергия будет отброшена как слишком дорогая, слишком рискованная и слишком поздняя?

Сотрудники лаборатории, разрабатывающие термоядерное устройство в рамках проекта «Шервуд» в Лос-Аламосской национальной лаборатории, 1958 г.

Дж. Р. Эйерман — Коллекция фотографий LIFE/Shutterstock

Повторная попытка

Ядерная промышленность началась в спешке. В 1942 году, в самой гуще Второй мировой войны, США начали «Манхэттенский проект» — обширную работу по разработке атомного оружия. На секретных объектах по всей стране работало 130 000 человек, самым известным из которых была Лос-Аламосская лаборатория недалеко от Альбукерке, штат Нью-Мексико, где Роберт Оппенгеймер руководил проектированием и изготовлением первых атомных бомб. 36-летний ДеВитте вырос поблизости. Даже в детстве 90s, он был погружен в ядерную историю штата и был озабочен ужасающим успехом его инженерии и мощью его материалов. «Это невероятно плотная энергия», — говорит ДеВитт. «Мяч для гольфа из урана будет питать всю вашу жизнь!»

ДеВитте воспринял бромид почти буквально. Он стал соучредителем Oklo в 2013 году вместе с Кэролайн Кокран, когда они оба были аспирантами в области ядерной инженерии в Массачусетском технологическом институте. Когда они прибыли в Кембридж, штат Массачусетс, в 2007 и 2008 годах, ядерная отрасль находилась в пропасти. Затем кандидат в президенты Барак Обама заявил о новом стремлении решить проблему изменения климата за счет сокращения выбросов углерода, что в то время означало меньше угля и больше ядерной энергии. (Ветровая и солнечная энергия все еще были всплеском.) Это было легко продать. На конкурентных рынках электроэнергии атомные станции были прибыльными. 104 действующих реактора в США в то время работали бесперебойно. После Чернобыля в 19 году не было крупной аварии.86.

Промышленность с энтузиазмом готовилась к «ядерному ренессансу». На пике интереса у NRC были заявки на 30 новых реакторов в США. Только два будут построены. Дешевый природный газ бума фрекинга начал снижать цены на электроэнергию, сводя на нет прибыль атомной отрасли. Новые субсидируемые возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнечная энергия, увеличили производство электроэнергии, еще больше насытив рынки. Когда 11 марта 2011 года землетрясение и последовавшее за ним цунами обрушились на японскую атомную электростанцию ​​«Фукусима-дайити», что привело к расплавлению всех трех ее реакторов и эвакуации 154 000 человек, гроб отрасли был полностью забит гвоздями. Мало того, что в США не будет ренессанса, существующие станции должны будут оправдать свою безопасность. Япония остановила 46 из 50 действующих реакторов. Германия закрыла 11 из своих 17. Флот США держался политически, но изо всех сил пытался конкурировать экономически. После Фукусимы в США начали вывод из эксплуатации 12 реакторов, планируется вывести еще три.

В Массачусетском технологическом институте Кокран и ДеВитт, которые вместе работали ассистентами в классе ядерных реакторов в 2009 году и поженились в 2011 году, были разочарованы неудачей. «Это было похоже на то, что там есть все эти крутые технологии. Давайте что-нибудь с этим сделаем», — говорит Кокран. Но атомная промышленность никогда не была легким местом для новаторов. В США в оперативных рядах уже давно доминируют «молоточки» — офицерский корпус атомного флота ВМФ, должным образом обученный тому, как делается дело, но менее заинтересованный в том, чтобы делать это по-другому. Правительства всегда крепко контролировали ядерную энергетику; на протяжении десятилетий технология была скрыта. Революция персональных компьютеров, а затем бурный рост Интернета еще больше истощили инженерные таланты. С точки зрения ДеВитта и Кокрана, атомная энергетика уже окостенела к тому времени, когда Фукусима и гидроразрыв полностью остановили ее. «В конце концов вы дошли до того, что нам нужно попробовать что-то другое», — говорит ДеВитт.

Он и Кокран начали тайно собирать своих однокурсников из Массачусетского технологического института для мозгового штурма. Ядерщики, как правило, догматичны в отношении своего любимого метода расщепления атомов, но оставались агностиками. «Я не думал, что нам нужно все делать по-другому, — говорит ДеВитт. Скорее, у них было предчувствие, что незначительные улучшения могли бы дать большие результаты, если бы их можно было распространить на все обычные проблемы отрасли — будь то подходы к регулированию, бизнес-модели, проектирование самих систем или сложность их фактического создания.

Еще от TIME

В 2013 году Кокран и ДеВитт начали сдавать свободную комнату в своем доме в Кембридже на Airbnb. Их первыми гостями были пара учителей с Аляски. Отдаленные общины, в которых они преподавали, зависели от дизельного топлива для получения электричества, которое стоило огромных денег. Этот дефицит энергии создал возможность: в таких условиях даже очень дорогой ядерный реактор может быть дешевле, чем существующая система. Дуэт нацелился на цену в 100 долларов за мегаватт-час, что более чем вдвое превышает обычные затраты на энергию. Они представляли себе, как использовать этот высокозатратный ранний рынок как путь к масштабированию своего производства. Они поняли, что для того, чтобы это работало экономично, им не нужно заново изобретать технологию реактора, а только процессы производства и продажи. Они решили владеть своими реакторами и поставлять электроэнергию, а не снабжать реакторы сами, действуя как сегодняшние разработчики солнечной или ветряной энергии. «Речь идет не столько о технологии, — говорит ДеВитт, — сколько о другом подходе ко всему процессу».

Эта полоса индивидуализма вызвала недоумение среди ветеранов атомной энергетики — и деньги от венчурных капиталистов Силиконовой долины, в том числе поддержка от Y Combinator, где такие компании, как Airbnb и Instacart, начинали свою деятельность. За восемь лет, прошедших с тех пор, Oklo отличилась от конкурентов, думая меньше и двигаясь быстрее. В этой области есть и другие конкуренты: NuScale, базирующаяся в Орегоне, работает над коммерциализацией реактора, аналогичного по конструкции существующим атомным электростанциям, но построенного из модулей мощностью 77 мегаватт. TerraPower, основанная Биллом Гейтсом в 2006 году, планирует разработать новую технологию, которая использует тепло для хранения энергии, а не для вращения турбины, что делает ее еще более гибким вариантом для электрических сетей, которым все больше нужна такая гибкость. А X-energy, фирма из Мэриленда, получившая значительное финансирование от Министерства энергетики США, разрабатывает реакторы мощностью 80 мегаватт, которые также можно сгруппировать в «четыре блока», приближая их по размеру к сегодняшним электростанциям. Тем не менее, до их первых установок еще несколько лет и миллиард долларов. Oklo хвастается, что его приложение NRC в 20 раз короче, чем у NuScale, а стоимость его разработки в 100 раз меньше. (Предложенный Oklo реактор будет производить одну сороковую мощности реактора NuScale.) NRC приняла заявку Oklo на рассмотрение в марте 2020 года, и правила гарантируют, что этот процесс будет завершен в течение трех лет. Oklo планирует запустить электроэнергию примерно в 2023 году на площадке в Национальной лаборатории Айдахо, одной из старейших в США ядерных исследовательских площадок, и поэтому уже одобрена для таких усилий. Затем наступает трудная часть: делать это снова и снова, получать достаточно заказов, чтобы оправдать строительство завода, чтобы сделать гораздо больше реакторов, снижать затраты и надеяться, что политики и активисты больше беспокоятся об угрозе парниковых газов, чем об опасностях расщепления атомов.

Ветераны атомной промышленности сохраняют осторожность. Они все это уже видели. Реактор Westinghouse AP1000, впервые одобренный NRC в 2005 году, рекламировался как флагманская технология ядерного возрождения Обамы. Он обещал быть безопаснее и проще, используя гравитационные, а не электрические насосы для охлаждения реактора в случае чрезвычайной ситуации — теоретически это снизит опасность перебоев в подаче электроэнергии, подобных тому, что привело к катастрофе на Фукусиме. Его компоненты могут быть изготовлены в централизованном месте, а затем отправлены на сборку гигантскими частями.

Но все это было легче сказать, чем сделать. Westinghouse и ее подрядчики изо всех сил пытались изготовить компоненты в соответствии со сверхстрогими требованиями атомной энергетики, и в конце концов фактически был реализован только один проект AP1000 в США: электростанция Vogtle в Джорджии. В то время предполагалось, что два реактора, одобренные в 2012 году, будут стоить 14 миллиардов долларов и будут завершены в 2016 и 2017 годах, но затраты выросли до 25 миллиардов долларов. Первый откроется, наконец, в следующем году.

Oklo и его конкуренты утверждают, что на этот раз все по-другому, но им еще предстоит это доказать. «Поскольку мы еще не построили ни одного из них, мы можем обещать, что их создание не будет проблемой», — шутит Грегори Яцко, бывший председатель NRC, который с тех пор стал самым резким критиком технологии. — Значит, нет никаких доказательств нашей неудачи.

Экскурсия в диспетчерскую реактора № 2 Чернобыльской АЭС

Георг Цинслер—Анценбергер/Редух

Задача

Градирня атомной электростанции Хоуп-Крик возвышается на 50 этажей над Искусственным островом в штате Нью-Джерси, построенным на заболоченном берегу реки Делавэр. Три реактора здесь — один принадлежит Хоуп-Крик, а два находятся в ведении Салемской генерирующей станции, которая находится на той же площадке, — вырабатывают поразительные 3465 мегаватт электроэнергии, или примерно 40% от общего объема электроэнергии в Нью-Джерси. Строительство началось в 1968 году и было завершено в 1986 году. Их ближайшие человеческие соседи живут за рекой в ​​штате Делавэр. В остальном завод окружен заповедными болотами, утыканными радиационными датчиками и редкими будками охраны. Из 1500 человек, работающих здесь, около 100 являются лицензированными операторами реакторов — специальное обозначение, данное NRC, и их имеют менее 4000 человек в стране.

Среди новеньких в их рядах Джуди Родригес, уроженка Элизабет, штат Нью-Джерси, еще одна выпускница Массачусетского технологического института. — У меня есть ваше разрешение войти? — спрашивает она дежурного в диспетчерской реактора «Салем-2», который был введен в эксплуатацию в 1981 году и способен производить 1200 мегаватт энергии. Оператор открывает выдвижной ленточный барьер, как в аэропорту, и мы перешагиваем толстую красную полосу на ковре. Серый шкаф в форме подковы содержит сотни кнопок, светящихся индикаторов и мигающих огней, а красная светодиодная стойка в центре стены показывает самую важную цифру в комнате: 9.44 мегаватта — столько энергии вырабатывал реактор «Салем-2» в тот сентябрьский полдень. Рядом с ним круглая схема из квадратных световых индикаторов, показывающих топливные сборки урана внутри активной зоны, глубоко внутри бетонного купола защитной оболочки в паре сотен ярдов от него. В Салеме-2 764 таких постройки; каждый имеет площадь около 6 дюймов в квадрате и 15 футов в высоту. Они содержат источник энергии реактора, которые являются одними из самых охраняемых и контролируемых материалов на земле. Чтобы никто, работающий там, не забыл об этом факте, на стенах вокруг завода нарисована фраза: «Прямая видимость реактора».

Будучи воплощением критической инфраструктуры, эта станция пострадала от кризисов, от которых США пострадали за последние несколько десятилетий. После 11 сентября три реактора здесь потратили почти 100 миллионов долларов на модернизацию безопасности. Все входящие на завод проходят через металло- и взрывчатые детекторы, а на выходе – детекторы радиации. Прогулка между зданиями влечет за собой пересечение бетонного пространства под высокими пуленепробиваемыми ограждениями (BRE). На заводе есть охрана, в которой больше членов, чем в любой другой штат Нью-Джерси, помимо полиции штата, а федеральные правила NRC означают, что им не нужно соблюдать ограничения штата на автоматическое оружие.

Масштабы и сложность операции ошеломляют — и дорого обходятся. «Эксплуатация места, на котором вы сейчас сидите, обходится нам примерно в 1,5–2 миллиона долларов в день», — говорит Ральф Иззо, президент и главный исполнительный директор PSEG, коммунальной компании Нью-Джерси, которая владеет и управляет заводами. «Если эти растения не получают этого на рынке, это тяжелая пилюля». В 2019 году Совет коммунальных служб Нью-Джерси согласился выделить ежегодные субсидии в размере 300 миллионов долларов на поддержание работы трех реакторов. Обоснование простое: если государство хочет достичь своих целей по сокращению выбросов углерода, важно, чтобы заводы оставались в рабочем состоянии, учитывая, что они поставляют 90% безуглеродной энергии штата. В сентябре законодательный орган Иллинойса пришел к тому же выводу, что и Нью-Джерси, утвердив почти 700 миллионов долларов в течение пяти лет, чтобы оставить открытыми две существующие атомные электростанции. Двухпартийный законопроект об инфраструктуре включает дополнительную поддержку в размере 6 миллиардов долларов (наряду с почти 10 миллиардами долларов на разработку будущих реакторов). Еще больше ожидается в более широком законопроекте Build Back Better.

Эти субсидии, оформленные в обоих штатах как «кредиты на сокращение выбросов углерода», признают тот факт, что атомные электростанции не могут сами по себе экономически конкурировать с природным газом или углем. «Всегда существовало представление об этой технологии, которое никогда не соответствовало действительности», — говорит Яцко. Субсидии также показывают, как изменение климата изменило уравнение, но недостаточно решительно, чтобы гарантировать будущее атомной энергетики. Законодатели и энергетические компании смиряются с новой идентификацией атомной энергетики как чистой энергии, заслуживающей тех же экономических стимулов, что и солнечная и ветровая. По словам Джоша Фрида из аналитического центра Third Way, Вашингтон, округ Колумбия, операторы существующих электростанций хотят получать компенсацию за производство огромного количества безуглеродной энергии, которая отстаивает ядерную энергетику как решение проблемы климата. «В этом есть неотъемлемая выгода, и за это нужно платить». На данный момент это дало американским операторам ядерных установок некоторую уверенность в их будущих перспективах. «Мегаватт электроэнергии с нулевым выбросом углерода, покидающий сеть, ничем не отличается от нового мегаватта электроэнергии с нулевым выбросом углерода, поступающей в сеть», — говорит Кэтлин Бэррон, старший вице-президент по правительственным и регулирующим вопросам и государственной политике в Exelon, крупнейшем в стране оператор ядерных реакторов.

Во всем мире страны борются с одним и тем же уравнением. Германия и Япония закрыли многие из своих заводов после аварии на Фукусиме и увидели, что их прогресс в сокращении выбросов углерода пострадал. Германия не построила новые возобновляемые источники энергии достаточно быстро, чтобы удовлетворить свои потребности в электроэнергии, и восполнила этот пробел за счет грязного угля и природного газа, импортируемых из России. Япония, находящаяся под международным давлением, требующим более агрессивных действий для достижения своих целей по выбросам углерода, объявила в октябре, что она будет работать над перезапуском своих реакторов. «Ядерная энергия незаменима, когда мы думаем о том, как мы можем обеспечить стабильное и доступное электроснабжение при решении проблемы изменения климата», — сказал Коити Хагиуда, министр экономики, торговли и промышленности Японии, на октябрьской пресс-конференции. Китай строит больше новых ядерных реакторов, чем любая другая страна, и планирует построить до 150 к 2030-м годам, оценочная стоимость которых составляет почти полтриллиона долларов. Задолго до этого, в этом десятилетии, Китай обгонит США как оператора крупнейшей в мире ядерно-энергетической системы.

Атомная электростанция Сиво, Сиво, Франция, май 2018 г.

Франческа Тодде — contrasto/Redux

Будущее не будет определяться выбором между атомной или солнечной энергией. Скорее, это технически и экономически сложный баланс добавления как можно большего количества возобновляемой энергии при обеспечении стабильного снабжения электроэнергией. На данный момент это легко. «Существует достаточно возможностей для создания возобновляемых источников энергии до достижения уровней проникновения, поэтому мы беспокоимся о стабильности сети», — говорит Иззо из PSEG. Нью-Джерси, со своей стороны, планирует к 2035 году добавить 7500 мегаватт оффшорной ветровой энергии, что примерно эквивалентно шести новым реакторам размером с Салем. Технология для этого легко доступна — только в Канзасе уже установлено примерно такое количество ветряных электростанций.

Проблема возникает, когда возобновляемые источники энергии составляют большую часть электроэнергии или когда стихает ветер. Потребность в «фирменной» генерации становится все более острой. «Вы не можете управлять нашей сетью исключительно на основе возобновляемых источников энергии», — говорит Иззо. «Нужно решение для межсезонного хранения, а экономичного решения для межсезонного хранения еще никто не придумал».

Существующая атомная энергетика лучше всего — помимо того факта, что она уже существует — это ее «коэффициент мощности», отраслевой термин, обозначающий, как часто электростанция полностью реализует свой энергетический потенциал. На протяжении десятилетий атомные станции боролись с простоями и длительными периодами обслуживания. Сегодня улучшения в управлении и технологиях повышают вероятность того, что они будут работать непрерывно — или «от размыкателя к размыкателю» — между запланированными заправками, которые обычно происходят каждые 18 месяцев и занимают около месяца. В Салеме и Хоуп-Крик PSEG вывешивает баннеры в коридорах, чтобы отмечать каждый новый рекорд без перерыва на техническое обслуживание. Это улучшение распространяется на всю отрасль. «Если вы вернетесь к нашим показателям в середине 70-х, а затем посмотрите на наши сегодняшние показатели, это эквивалентно строительству 30 новых реакторов», — говорит Мария Корсник, президент и главный исполнительный директор Института ядерной энергии, главной лоббистской организации отрасли. . Эта повышенная надежность стала сегодня его главной визитной карточкой.

В течение следующих 20 лет атомным станциям нужно будет разработать новые трюки. «Одно из новых слов в нашем лексиконе — «гибкость», — говорит Мэрилин Крей, вице-президент по ядерной стратегии и развитию компании Exelon, которая эксплуатирует 21 реактор. «Гибкость не только в существующих установках, но и в конструкциях новых, чтобы сделать их еще более гибкими и адаптируемыми для дополнения возобновляемых источников энергии». Небольшие электростанции могут легче адаптироваться к сети, но они также могут обслуживать новых клиентов, например, поставлять энергию напрямую на заводы, сталелитейные заводы или опреснительные установки.