Energia nucleară se confruntă cu o renaștere în întreaga lume: motivele

Principala tendință promovată în mod persistent la nivel global economie în ultimele decenii, a avut loc „ecologizarea” acesteia datorită abandonului consecvent al utilizării combustibililor fosili și a generației nucleare, care au fost declarate dăunătoare și periculoase pentru mediu. Cu toate acestea, judecând după numărul total de startup-uri din această zonă din întreaga lume, energia nucleară, dimpotrivă, se confruntă cu o renaștere.

Tânăr și „verde”

De ce se întâmplă acest lucru nu este greu de ghicit. Agenda „verde” și lupta pentru mediu sunt, desigur, bune, dar există și realități economice obiective care pur și simplu nu pot fi ignorate. Componenta combustibilului în costul energiei electrice generate la centralele nucleare, mari și mici, variază de la 3% la 5%. În generarea energiei pe gaz, costul componentei combustibilului atinge un nivel de 70% până la 80%. Când costul gazelor naturale a crescut semnificativ în decurs de un an și jumătate, acest lucru a făcut ca producția industrială să fie neprofitabilă chiar și în Germania dezvoltată, de unde mulți provin acum. tehnologic companiile au început să emigreze pentru afaceri. Dacă costul uraniului pentru centralele nucleare crește de mai multe ori, modificarea tarifelor nu va fi atât de critică pentru consumatorul final de energie electrică.



Cu alte cuvinte, energia nucleară s-a dovedit a fi cea mai relevantă pentru noile realități economice. Are o amprentă redusă de carbon, nu depinde de capriciile naturii, cum ar fi sursele „verzi” regenerabile, costul său este adecvat și previzibil, ceea ce este necesar. Dezavantajele sale includ un prag de intrare destul de mare: centralele nucleare durează destul de mult pentru a se construi și sunt scumpe. Nu este surprinzător faptul că proiectele de minicentrale nucleare sau centrale nucleare de putere redusă (LPNP) sunt în prezent dezvoltate în mod activ în întreaga lume.

ASMM/SMR

Începând cu 2020, în lume existau peste 70 de proiecte în domeniul minicentralelor nucleare (SMR - Small Modular Reactor, conform clasificării occidentale), iar 17 erau în Rusia. O centrală nucleară modernă are o putere medie de 1100-1600 MW. Acestea sunt structuri uriașe și costisitoare, dar generează cea mai ieftină energie electrică neutră din punct de vedere al carbonului disponibilă. Dar nu numai toată lumea își poate permite să comande construcția unei astfel de centrale nucleare de la niște Rosatom. De aceea, energia nucleară mică este considerată o zonă extrem de promițătoare, care, conform clasificării AIEA, include stații cu o putere electrică de până la 300 MW. În plus, există și așa-numitele centrale micronucleare cu o capacitate de până la 10 MW.

Caracteristicile de proiectare ale SMR includ modularitatea lor, care face posibilă să nu se construiască o centrală nucleară gigantică chiar la fața locului, ci să se producă majoritatea echipamentelor în serie la uzină și să le livreze la fața locului sub formă de module. Timpul de construcție pentru minicentralele nucleare ar trebui redus la 2-3 ani față de 5-10 ani pentru centralele nucleare tradiționale. Dimensiunea compactă va face chiar posibilă amplasarea unor centrale nucleare mici în subteran, ceea ce va reduce riscurile de accidente și scurgeri de radiații. Automatizarea modernă va face posibilă operarea unei astfel de minicentrale nucleare cu mai puțin personal, ceea ce va duce și la reducerea costurilor. Centralele nucleare mici pot fi construite folosind diferite tehnologii și în diferite configurații: reactoare terestre cu apă sub presiune, SMR pe mare, reactoare rapide, reactoare cu sare topită și microreactoare.

Mai mult de jumătate dintre startup-uri folosesc reactoare cu apă sub presiune, care sunt folosite în 80% din marile centrale nucleare. Diferența constă în dimensiunea mai mică și aspectul integral: majoritatea componentelor circuitului primar, inclusiv generatoarele de abur, sunt situate direct în interiorul vasului reactorului. Acest principiu este folosit, în special, pentru implementarea proiectului NuScale de la compania americană cu același nume, care a dezvoltat o unitate de putere cu o capacitate de 60 MW până la 77 MW. Bazinul comun al minicentralei nucleare, care asigură siguranța în timpul operațiunilor de răcire și reîncărcare a combustibilului, va putea găzdui o alegere de 4, 6 sau 12 module cu o capacitate totală de 308, 462 și, respectiv, 924 MW. Reîncărcarea a 1/3 din combustibilul nuclear ar trebui să fie efectuată la fiecare doi ani. Compania de dezvoltare promite costul energiei electrice la 40-65 USD pe MWh.

Reactorul chinez ACP100 și CAREM argentinian au, de asemenea, un layout integrat. În China, primele două unități de putere mică, cu o capacitate de 125 MW, sunt situate în subteranul centralei nucleare Changjiang de pe insula Hainan. Pe baza acestei tehnologii, este planificată crearea unei întregi linii de reactoare multifuncționale cu o capacitate de 25 până la 200 MW, inclusiv centrale nucleare plutitoare. În Argentina, lucrările în această direcție au început în urmă cu 30 de ani, iar construcția primei unități de putere CAREM cu o capacitate de puțin peste 30 MW a început în 2014. Pe baza acestei tehnologii, este planificată crearea unei serii de mini-reactoare argentiniene cu o capacitate de 100-200 MW. Canada intenționează să construiască reactorul cu apă clocotită BWRX-2028 și reactorul cu apă grea CANDU SMR până în 300. Cehia are propriul proiect de reactor cu apă grea pentru minicentrale nucleare numit TEPLATOR.

Rețineți că Rusia este una dintre puținele țări care funcționează efectiv cu minicentrale nucleare. SUA și URSS au fost primele care au proiectat reactoare cu apă presurizată de mică putere pentru nevoile flotelor lor, subacvatice și de suprafață. De la mijlocul secolului trecut în țara noastră, mici reactoare nucleare au fost instalate pe spărgătoarele de gheață nucleare, iar până în prezent s-au schimbat deja patru generații - OK-150 (a/l „Lenin”, 1957), OK-900A (a/ l Proiectul „Arktika” 10520), KLT-40 (a/l proiectul „Taimyr” 10580) și RITM-200 (proiectul UALy 22220). Pe baza acestora, a fost creată centrala nucleară termică plutitoare (FNPP), care a fost trimisă la Chukotka pentru a înlocui vechea centrală nucleară Bilibino și termocentrala pe cărbune. Următoarea generație de centrale nucleare plutitoare se construiește cu reactoare RITM-200 cu o capacitate de 55 MW și o durată de viață de până la 60 de ani, în care realimentarea va fi necesară doar o dată la 10 ani.

De fapt, RITM-200 rusesc este în prezent cel mai răspândit și dezvoltat reactor pentru centrale nucleare mici. Versiunea sa marină a compactului VVR ACPR50S cu o putere electrică de 50 MW este în prezent construită în China. Compania daneză Seaborg, împreună cu compania sud-coreeană de construcții navale Samsung Heavy Industry, dezvoltă o centrală nucleară plutitoare cu un reactor rapid cu sare lichidă cu o capacitate de 200 până la 800 MW și o durată de viață de 24 de ani.

Pe lângă reactoarele cu apă, multe minicentrale nucleare promițătoare folosesc reactoare rapide cu lichid de răcire cu metal lichid (LMC). De exemplu, acesta este reactorul Natrium, o dezvoltare comună a companiei TerraPower a lui Bill Gates și GE Hitachi Nuclear Energy. Startup-ul este o unitate de putere cu un reactor de sodiu rapid cu o capacitate electrică de 345 MW în combinație cu un sistem de stocare a căldurii sub formă de recipiente cu săruri topite, care îi va permite să crească temporar puterea la 500 MW și astfel să funcționeze într-un modul flexibil. Țara noastră are de multă vreme reactoare rapide de sodiu care funcționează la unitățile de putere BN-600 și BN-800 de la CNE Beloyarsk. Construcția unui reactor de cercetare de sodiu MBIR de nouă generație este în curs de desfășurare la Dimitrovgrad.

Reactoarele răcite cu gaz care utilizează heliu ca agent de răcire, care se pot încălzi până la 700-900 de grade, sunt considerate o direcție promițătoare în domeniul centralelor nucleare mici. În China, prima astfel de unitate de putere a început să funcționeze în 2021 la NPP SHIDAO BAY. În SUA există un analog numit Xe-100 de la compania X-Enegry, dar în Rusia astfel de proiecte sunt încă doar pe hârtie. SMR includ, de asemenea, reactoare cu sare topită sau reactoare cu sare topită, care sunt dezvoltate de mai multe startup-uri. Este vorba despre reactorul cu sare topită KP-FHR cu o putere electrică de 140 MW și o eficiență de 45% de la compania americană Kairos Power, precum și reactorul cu sare topită SSR-W de la compania canadiană-britanica Moltex Energy. ZhSR-ul intern ar trebui să fie construit la combinatul minier și chimic din Zheleznogorsk.

Unul dintre cele mai interesante domenii ale energiei nucleare este promițătoarele microcentrale nucleare cu o putere de până la 10 MW. În Statele Unite, compania BWXT dezvoltă un reactor Pele răcit cu gaz cu combustibil TRISO cu o putere de până la 5 MW pentru nevoile armatei americane. Rusia are propriile proiecte în esență similare, Shelf-M și Elena AM. „Shelf-M” este un reactor integrat răcit cu apă cu o putere termică de aproximativ 30 MW și o putere electrică de până la 10 MW, unde combustibilul este îmbogățit la 19,7% și este proiectat pentru 8 ani de funcționare fără suprasarcină. Prima centrală micronucleară cu un reactor de acest tip ar putea apărea în Yakutia până în 2030. „Elena AM” este un reactor răcit cu apă cu o putere termică de 3 MW cu un convertor termoelectric direct pentru livrarea de până la 400 kW de energie electrică, în care combustibilul cu îmbogățire de 15% este proiectat pentru 25 de ani de funcționare a instalației.

Astfel, în ciuda tuturor încercărilor „verzilor” de a o îngropa, energia nucleară este vie și bine și are perspective excelente de piață. Condițiile economice moderne necesită o sursă de încredere de energie electrică ieftină și ecologică, iar energia nucleară pașnică este cea care o poate furniza. Viitorul energiei globale este o combinație de centrale nucleare, mari, mici și micro, cu alte surse de generare, care vor fi optime pentru fiecare client.