GE Hitachi Nuclear и Terra Power Билла Гейтса надеются, что новая технология решит проблему хранения ядерных отходов, но скептицизм изобилует
ТОКИО. Есть аргумент, что при всем интересе к «продвинутым» ядерным реакторам как надежной замене угольной и мазутной круглосуточной выработки электроэнергии энтузиасты не замечают слона в комнате. Они не особо много говорят о ядерных отходах с радиоактивным периодом полураспада, близким к вечному, которые каким-то образом должны храниться веками безопасно, даже, несмотря на то, что потенциальные склады в любой точке мира, которые желают и могут хранить эти отходы, скудны, как зубы пресловутой курицы.
Это нежелание сосредотачиваться в некоторых случаях доходит до того, что инвесторы бросаются на новые ядерные технологии. Возьмем, к примеру, производителя промышленного оборудования IHI (Ishikawajima-Harima Heavy Industries), который объявил, что станет второй японской компанией, инвестирующей в NuScale Power, американского разработчика малых модульных ядерных реакторов. Первой, как сообщает Asia Times, стала инжиниринговая компания JGC.
Малые модульные реакторы. JGC будет предоставлять услуги по проектированию, закупкам и строительству малых модульных реакторов в сотрудничестве со своим давним американским партнером Fluor Corporation, которая является основным акционером NuScale. IHI предоставит защитные конструкции для активной зоны реактора и других компонентов.
Решение IHI инвестировать в NuScale должно повысить осведомленность о SMR как дополнении к солнечным, ветровым и другим возобновляемым источникам энергии, которые сами по себе не могут использоваться для обеспечения базовой нагрузки электросети. Но при этом опять остается без ответа один важный вопрос: а как же радиоактивные отходы?
Сайт NuScale сообщает: – «Хорошая новость о ядерных отходах, образующихся на заводе NuScale, заключается в том, что они точно такие же, как и на большинстве других 440 атомных станций, работающих по всему миру; следовательно, мы много знаем о его характеристиках и о том, как с ним обращаться. В частности, мы очень точно знаем состав выгружаемого топлива, радиационную опасность, скорость распада собственного тепла и возможность его повторного использования, если США решат встать на этот путь, как и другие крупные страны ядерной энергетики». Короче говоря, обработка и удаление ядерных отходов не входит в бизнес-план NuScale.
Но одна компания, которая решает проблему, – это GE Hitachi Nuclear Energy (GEH), совместное предприятие, созданное GE (General Electric) и японским промышленным конгломератом Hitachi Ltd в 2007-м году. Объединяя дизайн GE и возможности модульного строительства Hitachi, GEH поставляет ядерные реакторы, топливо и сопутствующие услуги.
Кипяток SMR. Модели ядерных реакторов GEH включают BWRX-300, реактор SMR с кипящей водой мощностью 300 МВт; и PRISM, SMR с натриевым охлаждением, который выпускается в моделях мощностью 165, 311 или 380 МВт. Все они используют функции пассивной безопасности и относительно дешевы в сборке.
BWRX-300 предназначен для обеспечения гибкой базовой нагрузки электроэнергии по ценам, конкурентоспособным с ценами на парогазовые установки на природном газе. В расчете на МВт их дешевле строить, чем обычные атомные электростанции. Как сообщалось ранее, GEH и Fermi Energia договорились продолжить развертывание BWRX-300 в Эстонии. С 200 угольными котлами, которые необходимо заменить, Польша также изучает технологию, как и Чехия, США и Канада. Руководство GEH считает, что первый коммерческий реактор BWRX-300 может быть введен в эксплуатацию к 2028 году. Но, опять же, хватит ходить вокруг да около. А как насчет BWRX-300 и ядерных отходов?
PRISM SMR с натриевым охлаждением. Переходим к делу: мы будем говорить не о BWRX-300, а о модели реактора PRISM компании GEH (кстати, он «может производить до 100 раз больше мощности на единицу топлива по сравнению с обычными реакторами»), которая направлена на решение проблемы ядерных отходов, и не только для SMR, согласно веб-сайту GEH,
PRISM – это нейтронный (быстрый) реактор с высокой энергией, в котором используется ряд проверенных, безопасных и отработанных технологий для создания инновационного решения по утилизации использованного ядерного топлива и избыточного плутония. PRISM может перерабатывать использованное ядерное топливо, генерируя электричество, снижая радиотоксичность с сотен тысяч до сотен лет, тем самым, уменьшая площадь/стоимость геологического хранилища.
По мнению GEH, то, что в наши дни принято считать «ядерными отходами», на самом деле вовсе не является отходами. Используемое ядерное топливо легководных реакторов (LWR) состоит из 95 процентов урана, 1 процента трансурановых элементов и 4 процентов продуктов деления. Многие из этих трансурановых изотопов имеют длительный период полураспада, что может создать долгосрочные инженерные проблемы для геологического захоронения. Используя электрометаллургическое разделение, PRISM предназначен для рециркуляции 96 процентов расщепляющегося материала (урана и трансурановых соединений), остающегося в отработанном ядерном топливе.
GEH также работает с TerraPower, компанией по проектированию ядерных реакторов, основанной Биллом Гейтсом, над разработкой технологии Natrium, сочетающей реактор с расплавленным натрием с системой хранения энергии на расплаве соли. Согласно TerraPower, эта комбинация в четыре раза более экономична, чем обычные легководные реакторы, и может беспрепятственно интегрироваться в электрические сети с высоким уровнем проникновения возобновляемых источников энергии. Технология хранения на основе расплавленных солей заимствована и широко продемонстрирована во всем мире в индустрии концентрированной солнечной энергии. Реактор технологии Natrium вырабатывает тепло, которое можно использовать для немедленного производства электроэнергии или удерживать в тепловых хранилищах. Это тепло можно превратить в электричество по запросу от сети, когда пиковые потребности или возобновляемые источники энергии недоступны.
В октябре 2020 года было объявлено, что TerraPower была выбрана Министерством энергетики США для демонстрации Natrium™ реактор и энергетическая система с ее соразработчиком технологии GE Hitachi Nuclear Energy (GEH) и партнером по проектированию и строительству Bechtel. Это объединит общественные и частные интересы в рамках Программы демонстрации усовершенствованных реакторов (Advanced Reactor Demonstration Program – ARDP), в рамках которой будет выделено 160 миллионов долларов для первоначального финансирования строительства двух реакторов, которые могут быть введены в эксплуатацию в течение следующих пяти-семи лет. 2 июня этого года этот проект сделал большой шаг вперед, когда было объявлено, что TerraPower, штат Вайоминг и Rocky Mountain Power (подразделение PacifiCorp) планируют построить реактор Natrium на месте угольной электростанции. завод, который выводится из эксплуатации.
Соучредитель Microsoft Билл Гейтс, который в значительной степени финансировал TerraPower, сказал, что он ведет переговоры с Китаем о разработке реактора, у которого будет очень низкая стоимость, он будет очень безопасный и у него будет очень мало отходов. Гейтс сказал, что TerraPower разрабатывает ядерный реактор четвертого поколения, который будет работать на обедненном уране. Согласно пресс-релизу Terra Power, демонстрационный проект будет представлять собой полностью функционирующую электростанцию и предназначен для проверки конструкции и эксплуатационных характеристик технологии Natrium. Ожидается, что о местонахождении демонстрационного завода Natrium будет объявлено к концу 2021-го года.
Проект включает быстрый реактор мощностью 345 МВт с натриевым теплоносителем и системой хранения энергии на основе расплавов солей. Технология хранения может повысить выходную мощность системы до 500 МВт на более чем пять с половиной часов, когда это необходимо, что эквивалентно энергии, необходимой для питания около 400 000 домов. Это очень важно для штата с населением менее 600 000 человек. Даже стандартная работа на 345 МВт может обеспечить электроэнергию около 250 000 домов. Генеральный директор TerraPower Крис Левеск сообщил прессе, что завод будет производить одну треть объема ядерных отходов по сравнению с обычными атомными станциями.
Обеспокоенные ученые. Союз неравнодушных ученых с этим не согласен. Ссылаясь на свой собственный отчет под названием «Продвинутый не всегда лучше», опубликованный в марте, UCS написал: – «Один из предлагаемых реакторов на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем, TerraPower 345 мегаватт Natrium, недавно привлек значительное внимание средств массовой информации, потому что основатель TerraPower Билл Гейтс цитировал его во время интервью о своей новой книге «Как избежать климатической катастрофы». В середине февраля Гейтс сказал корреспонденту 60 Minutes Андерсону Куперу, что реактор Natrium будет производить меньше ядерных отходов и будет более безопасным, чем обычный легководный реактор.
Фактически, согласно отчету UCS, быстрые реакторы с натриевым теплоносителем, такие как Natrium, вероятно, будут менее «ураноэффективными». Они не уменьшат количество отходов, требующих длительной изоляции в геологическом хранилище. Они также могут столкнуться с проблемами безопасности, которые не являются проблемой для легководных реакторов. Натриевый теплоноситель, например, может гореть при контакте с воздухом или водой, а быстрый реактор с натриевым охлаждением может испытывать неконтролируемое повышение мощности, что приводит к быстрому плавлению активной зоны.
Идут активные дебаты – или затяжная политическая борьба. По словам Terrapower, «следующие шаги включают дальнейшую оценку проекта, обучение и разъяснительную работу, а также получение разрешений от государственных и федеральных регулирующих органов до приобретения предприятия Natrium». Неясно, сколько времени может потребоваться на то, чтобы убедить общественность и получить одобрение регулирующих органов, но цель ARDP по строительству действующего завода в течение пяти-семи лет предполагает временные рамки, аналогичные тем, которые были у BRWX-300.
Согласно электронному письму от Hitachi-GE Nuclear Energy (аналог GEH в Японии), для любого типа реактора не предвидится никаких непреодолимых технических проблем, но, учитывая время, необходимое для технико-экономических обоснований, демонстрационных проектов и лицензионных разрешений, установка BWRX-300 может и не быть построена в Японии до 2030-х годов, а строительство завода PRISM в Японии может быть невозможно и до 2040-х годов.
Согласно Hitachi Ltd, «строительство новых атомных электростанций в Японии вряд ли будет реализовано в ближайшее время. В настоящее время ядерный бизнес направлен на содействие снятию с эксплуатации АЭС «Фукусима-дайити», которая, конечно же, стала местом тройного бедствия 2011-го года, вызванного землетрясением, цунами и расплавлением.
Новую технологию SMR, вероятно, необходимо будет продемонстрировать в Северной Америке и Европе, прежде чем она будет развернута в Японии. А пока держитесь за эти научно-фантастические схемы, чтобы сбрасывать ядерные отходы в центр Земли Жюля Верна и хранить их в геологических формациях или стрелять в космос, как если бы это был Джефф Безос.
СКОТТ ФОСТЕР