Инженеры NuScale Power считают, что они могут возродить умирающую ядерную промышленность США, если будут думать о малом. Выделенная из Университета штата Орегон в 2007 году, компания стремится получить одобрение Комиссии по ядерному регулированию США (NRC) на разработку нового заводского модульного реактора деления, который должен быть меньше, безопаснее и дешевле, чем гигаваттный. бегемоты, действующие сегодня . Но даже когда этот четырехлетний процесс завершился, рецензенты обнаружили проблемы проектирования, в том числе одна, которая, по словам критиков, опровергает утверждение NuScale о том, что в аварийной ситуации ее небольшой модульный реактор (SMR) отключится без вмешательства оператора.
По словам Майкла Коррадини, инженера-ядерщика из Университета Висконсина в Мэдисоне, эти проблемы типичны для проблем, с которыми сталкиваются новые конструкции реакторов на пути к утверждению. «Я не думаю, что эти вещи останавливают шоу». Однако М. В. Рамана, физик, изучающий государственную политику в Университете Британской Колумбии в Ванкувере и критически относящийся к NuScale, говорит, что проблемы показывают, что компания переоценила утверждение о том, что ее SMR «безопасны для людей». «Они дали вам стандарт, по которому можно их оценивать, но они терпят неудачу», - говорит Рамана.
Пассивная безопасность?
Обычно конвекция обеспечивает циркуляцию воды с добавлением бора для настройки ядерной реакции через активную зону реактора NuScale (слева). Если реактор перегревается, он отключается, и клапаны выпускают пар в защитную оболочку, где он передает тепло в окружающий бассейн и конденсируется (в центре). Вода течет обратно в активную зону, сохраняя ее надежно погруженной (справа). Но в конденсированной воде может быть мало бора, и обозреватели опасались, что это может вызвать оживление реактора.
Даже критики ожидают, что в следующем месяце NRC опубликует отчет об оценке безопасности, одобряющий проект NuScale, что станет важной вехой, говорит Хосе Рейес, соучредитель NuScale и технический директор. «Это документ, в котором говорится:« Эта конструкция безопасна », - говорит Рейес, который придумал идею реактора в 1999 году. NuScale решит существующие технические проблемы до того, как что-нибудь будет построено, - говорит он.
Однако вероятный первый заказчик NuScale, Utah Associated Municipal Power Systems (UAMPS), отложил планы по строительству завода NuScale, который будет включать в себя дюжину реакторов, в Национальной лаборатории Министерства энергетики (DOE) Айдахо. По словам представителя UAMPS ЛаВарра Уэбба, строительство завода стоимостью 6,1 млрд долларов будет завершено к 2030 году, на 3 года позже, чем планировалось ранее. «UAMPS по-прежнему очень привержен этому проекту, - говорит Уэбб. «Наши участники действительно хотят обезуглерожить свое электроснабжение и заменить уголь». Задержка даст UAMPS больше времени для разработки заявки на получение лицензии NRC на строительство и эксплуатацию завода, говорит Уэбб. Сделка зависит от того, внесет ли Министерство энергетики в стоимость завода 1,4 миллиарда долларов, добавляет он.
Ядерный реактор - это по сути котел. В его ядре атомы урана расщепляются, выделяя тепло и нейтроны, которые расщепляют другие атомы урана в цепной реакции. Охлаждающая вода под высоким давлением циркулирует по активной зоне и переносит тепло в парогенератор, где она кипятит воду в отдельном контуре для привода турбин и выработки электроэнергии. Охлаждающая вода также замедляет движущиеся нейтроны, увеличивая вероятность того, что они расщепят атомы урана.
Проблемы с расходами и безопасностью остановили ядерную энергетику, несмотря на растущий спрос на безуглеродную электроэнергию. Средство NuScale - это радикально новый дизайн. В обычном реакторе используются огромные насосы и трубы, которые пропускают охлаждающую воду через активную зону и переправляют ее к парогенератору. Реактор NuScale, который будет иметь высоту менее 25 метров, вмещать примерно одну восьмую количества топлива, чем большой энергетический реактор, и вырабатывать менее одной десятой электроэнергии, будет полагаться на естественную конвекцию для циркуляции воды (см. диаграмму выше).
Он также предназначен для самоотключения в крайнем случае. Каждый реактор помещается в стальную защитную оболочку, которая, в свою очередь, находится в бассейне с водой, вмещающем до дюжины модулей. Обычно пространство между реактором и защитной оболочкой остается вакуумированным, как в вакуумной рубашке в термосе. В случае перегрева активной зоны или протечки в реакторе предохранительные клапаны будут выпускать пар в откачанное пространство, где он будет проводить тепло в бассейн и конденсироваться на дно защитной оболочки. Когда накопится достаточно воды, она потечет обратно в реактор, чтобы активная зона была надежно погружена. NuScale настолько уверена в своей конструкции, что попросила NRC разрешить своим предприятиям работать без стандартной 32-километровой зоны аварийного планирования.
Однако в марте группа независимых экспертов обнаружила потенциальную уязвимость в этой схеме. Чтобы помочь контролировать цепную реакцию, охлаждающая вода реактора содержит бор, который, в отличие от воды, поглощает нейтроны. Но пар оставляет бор, поэтому элемент будет отсутствовать в воде, конденсирующейся в реакторе и защитной оболочке, отметил Консультативный комитет NRC по гарантиям реакторов (ACRS). Когда бедная бором вода снова поступает в активную зону, она, вероятно, может возобновить цепную реакцию и, возможно, расплавить активную зону, заключил ACRS в отчете о своем заседании 5–6 марта.
NuScale изменил свою конструкцию, чтобы обеспечить распространение большего количества бора в возвращающейся воде. По словам Рейеса, небольшие изменения устранили любую потенциальную проблему. Однако на встрече 21 июля ACRS пришла к выводу, что операторы все еще могут непреднамеренно залить деборированную воду в активную зону, пытаясь восстановиться после аварии. «Я не говорю, что этот [сценарий] произойдет», - сказал член ACRS Хосе Марч-Леуба, согласно стенограмме встречи. «Я не вижу расчетов, подтверждающих, что это неверно».
В конечном счете, любой, кто подает заявку на получение лицензии на строительство и эксплуатацию завода NuScale - предположительно UAMPS - должен разработать рабочую процедуру, которая гарантирует, что такой сценарий никогда не произойдет. Но NuScale должна дать рекомендации, - заявила на встрече Весна Димитриевич, инженер-ядерщик и член ACRS. Проблема демонстрирует, насколько скользкой может быть техническая проблема, на первый взгляд черно-белая. «Заявитель считает, что здесь нет проблемы», - говорит Коррадини. «ACRS не так уверен и хочет, чтобы персонал и кандидат продумали шаги, чтобы убедиться, что это не проблема». «Персонал NRC, который составляет отчет об оценке безопасности, считает, что это можно учесть в лицензии на эксплуатацию», - добавляет он.
По словам Эдвина Лаймана, физика из Союза обеспокоенных ученых, этот вопрос подрывает доверие к NuScale. «Это тот случай, когда связи с общественностью движут наукой, а не наоборот», - говорит он. Сара Филдс, программный директор экологической группы Uranium Watch, говорит, что вопросы безопасности противоречат требованию NuScale работать без зоны аварийного планирования. «Это безумие для совершенно новой конструкции реактора, с которой у вас нет опыта эксплуатации».
Рейес говорит, что анализ компании оправдывает эту просьбу. По его словам, исследования NuScale показывают, что при любом вероятном сценарии радиация на периферии станции не превысит пределов NRC для границы традиционной зоны аварийного планирования. По его словам, разрешение отказаться от буферной зоны может помочь NuScale продавать свои заводы в условиях ограниченного пространства.
ACRS обнаружила несколько других проблем, в том числе одну с новым парогенератором NuScale, который находится внутри корпуса реактора и может быть подвержен разрушительным вибрациям. Тем не менее 29 июля ACRS рекомендовала NRC выпустить отчет об оценке безопасности и сертифицировать конструкцию NuScale. «Если бы действительно была фатальная ошибка, ACRS не опубликовала бы положительный отчет», - говорит Рейес.
NRC планирует опубликовать отчет об оценке безопасности в следующем месяце, а к концу года, как ожидается, выпустит проект «правил», которые, по сути, утвердят проект. Но на этом одиссея регулирования не закончится. Текущий проект определяет мощность реактора 50 мегаватт электроэнергии, тогда как план UAMPS требует 60 мегаватт. По словам Рейеса, это изменение требует отдельного утверждения NRC, во время которого NuScale решит нерешенные технические проблемы. Этот дополнительный двухлетний обзор должен начаться в 2022 году.
