Новая волна ядерной энергетики
Новые маломасштабные ядерные установки будут использовать расплавленную соль в качестве топлива. Это сделает их безопаснее, универсальнее и мобильнее по сравнению с традиционными ядерными электростанциями.
Ядерная энергетика переходит на новый уровень: в ближайшем будущем может появиться целая электростанция на воде, работающая на топливе, которое многие не ожидали бы увидеть в реакторе — обычной поваренной соли.
Проект Liberty и его масштаб
Уже к середине 2030-х годов в США может появиться флот маломасштабных плавучих ядерных электростанций (ПЯЭС), использующих технологию «реакторов на расплавленной соли». Их планируется объединить в крупнейшую плавучую электростанцию страны. Концепция принадлежит британской инновационной компании Core Power, которая будет реализовывать проект под названием Liberty. Основное строительство и обслуживание будет вестись на центральной верфи. Эта верфь возьмёт на себя задачи по сборке, заправке и техническому обслуживанию реакторов. Некоторые установки разместят у побережья, а другие — в открытом море. Однако точное место размещения ПЯЭС пока не объявлено.
Принцип работы реакторов на расплавленной соли
В отличие от традиционных реакторов, где используется уран-235 в виде твёрдых топливных стержней и вода в роли охлаждающей жидкости, здесь топливом будет смесь расплавленной соли и порошкообразного диоксида урана. При этом та же соль будет выполнять функцию охлаждения, что практически исключает риск испарения и перегрева.
Связанный с проектом Liberty флот массово производимых плавучих электростанций сможет вырабатывать около 175 ГВт·ч чистой электроэнергии в год. Это серьёзный отход от ископаемого топлива, которое уже 150 лет вносит огромный вклад в изменение климата. Несмотря на стремительное развитие ветровой и солнечной энергетики, по данным Международного энергетического агентства, производство энергии по-прежнему составляет около 75% от общего объёма выбросов парниковых газов в мире.
Экологический и стратегический потенциал
Таким образом, проект Liberty может стать частью более широкой стратегии декарбонизации. Как отметил на недавнем саммите в Лондоне генеральный директор Core Power Микаль Бёэ:
«У нас есть возможность по-новому использовать энергию. Ископаемое топливо на выходе даёт выхлопные газы — и именно они находятся в центре дискуссии по декарбонизации. Задача сейчас — решить, сможем ли мы в принципе достичь декарбонизации».
История технологии MSR
Интересно, что сами реакторы на расплавленной соли (MSR) были впервые разработаны ещё в 1960-х годах. Учёные из Национальной лаборатории Ок-Ридж (США) реализовали проект Molten Salt Reactor Experiment под руководством ядерного физика Альвина Вайнберга. Это был первый реактор, использующий расплавленную соль как в роли топлива, так и в роли теплоносителя. Он также стал первым, кто работал на уране-233. Реактор функционировал при полной мощности более 13 000 часов в период с 1965 по 1969 год, но в дальнейшем Министерство энергетики утратило интерес к проекту, и он был закрыт. Исследования в этой области фактически прекратились до начала 2000-х годов.
Как рассказал физик из той же лаборатории, доктор наук Тед Бесманн, интерес промышленности к подобным реакторам начал возвращаться лишь в 2010-х годах. Малые инновационные компании, вдохновлённые проектом MSRE, начали активно исследовать потенциал этой технологии.
Преимущества и безопасность новых реакторов
Важно отметить, что оригинальный реактор в Ок-Ридже использовал уран-233, который делился под действием нейтронов. В новых реакторах от Core Power планируется использовать уран-235, обладающий ещё большей мощностью — до 200 миллионов электрон-вольт (МэВ). Это примерно в 1,8 миллиона раз больше энергии, чем выделяется при сжигании равной массы дизельного топлива.
Среди ключевых преимуществ этой технологии — более высокая безопасность. Обычные реакторы требуют воды для охлаждения, но вода испаряется при высоких температурах. Поэтому приходится использовать толстостенные стальные сосуды под высоким давлением. При потере давления вода быстро испаряется, охлаждение прекращается, и реактор перегревается. В таком случае может произойти утечка радиоактивных веществ.
В реакторах на расплавленной соли таких рисков почти нет. Соль имеет очень высокую температуру кипения, поэтому даже при сильном нагреве остаётся в жидком состоянии. Это значит, что давление в реакторе остаётся низким, и для его безопасной работы достаточно тонкостенного сосуда. Более того, если температура начнёт чрезмерно расти, охлаждающая соль просто расширится и сама остановит цепную реакцию.
Бесманн также подчёркивает, что такие реакторы потенциально можно дозаправлять прямо во время работы, а топливо — перерабатывать и использовать повторно. Пока это остаётся теоретическим преимуществом, но в будущем оно может кардинально повлиять на экономику таких установок.
Будущее плавучих АЭС
Следует также отметить, что у плавучих ядерных электростанций есть свои уникальные плюсы. Размещение реакторов на баржах делает их не только мобильными, но и менее спорными с точки зрения градостроительства. Ведь далеко не каждый захочет жить рядом с традиционной АЭС. К тому же, сеть таких ПЯЭС может вырабатывать намного больше энергии, чем одиночная станция на суше. Одна плавучая установка может передавать энергию в любую точку энергетической сети.
В долгосрочной перспективе такие реакторы могут стать источником энергии для удалённых объектов, таких как военные базы или труднодоступные районы. По словам Бесманна, доставка топлива на военные объекты — одна из основных причин потерь среди персонала. Небольшая ядерная установка могла бы решить эту проблему.
В завершение он отмечает, что идея Core Power кажется ему перспективной: «Я думаю, их подход к обеспечению крупномасштабной энергетики с морских платформ имеет множество плюсов. Хотя успех, скорее всего, будет зависеть не столько от самого морского подхода, сколько от способности поставщиков реакторов обеспечить конкурентоспособные цены на производство электричества».
