Ядерный реактор миниатюрный: В США начали разработку портативного ядерного реактора мощностью 1 МВт

В США начали разработку портативного ядерного реактора мощностью 1 МВт

Тренды

Телеканал

Газета

Pro

Инвестиции

РБК+

Новая экономика

Тренды

Недвижимость

Спорт

Стиль

Национальные проекты

Город

Крипто

Дискуссионный клуб

Исследования

Кредитные рейтинги

Франшизы

Конференции

Спецпроекты СПб

Конференции СПб

Спецпроекты

Проверка контрагентов

РБК Библиотека

Подкасты

ESG-индекс

Политика

Экономика

Бизнес

Технологии и медиа

Финансы

РБК КомпанииРБК Life

РБК
Тренды

Фото: Radiant

Калифорнийская компания Radiant привлекла инвестиции на разработку портативного атомного микрореактора мощностью 1 МВт, — нового источника энергии с нулевым уровнем выбросов

Что происходит

• Команда бывших инженеров SpaceX, объединившаяся в американскую компанию Radiant, разрабатывает первый портативный источник энергии с нулевым уровнем выбросов, — ядерный микрореактор мощностью 1 МВт, который может работать где угодно.
• В октябре 2021 года Radiant привлекла под создание устройства $1,2 млн «ангельских» инвестиций, что позволило приступить к детальной проработке проекта.
• Переносной реактор сможет обеспечивать электричеством и теплом отдаленные населенные пункты, районы бедствий, а также военные базы, — он может работать до восьми лет, обеспечивая энергией около 1 000 домов.
• Устройство спроектировано таким образом, чтобы поместиться в грузовом контейнере, — его можно легко транспортировать по воздуху, на корабле или наземным транспортом.
• Благодаря удобству транспортировки, данный микрореактор обеспечит доступную энергию из возобновляемых источников для регионов, традиционно зависимых от ископаемого топлива.
• В конструкции реактора используется современное топливо из твердых частиц, которое не плавится и выдерживает более высокие температуры по сравнению с традиционным ядерным топливом. Кроме того, использование гелиевых хладагентов значительно снижает риски коррозии, кипения и загрязнения, связанные с традиционными ядерными установками на основе водного. охлаждения

Что это значит

В условиях приближающегося климатического кризиса в мире растет спрос на источники энергии с нулевыми выбросами. Ядерная энергетика — одна из «зеленых» альтернатив ископаемым видам топлива. Несмотря на печальную славу в связи с рядом трагических событий на АЭС в СССР и Японии, благодаря современным технологиям сейчас данный вид энергетики является безопасным.

В последние годы атомные реакторы получили новый виток развития, — например, в Китае планируется строительство экспериментального расплавлено-солевого ядерного реактора, для охлаждения которого не требуется вода. В то же время ряд компаний со всего мира работают над разработкой компактных атомных реакторов. Так, датская Seaborg Technologies разрабатывает новый тип мини-ядерного реактора мощностью 200 МВт, который будет установлен на модульных энергетических баржах. Seaborg обещает, что за 24 года срока службы двух атомных реакторов, которые компания планирует разместить в 2025 году, устройство компенсирует как минимум 33,6 млн т СО₂ по сравнению с равной по мощности угольной электростанцией.

Обновлено 20.10.2021

Текст

Ксения Янушкевич

Главное в тренде

Материалы по теме

Малый ядерный реактор NuScale Power получил одобрение регулятора США

28 августа американская компания NuScale Power получила одобрение Комиссии по ядерному регулированию США на конструкцию первого малого модульного реактора.

Текущая модель рассчитана на 50 мегаватт энергии, а уже в 2022 году будет рассмотрена заявка на реактор мощностью в 60 мегаватт.

Стартап NuScale Power призывает отказаться от больших реакторов, основы современных АЭС. Вместо этого разработчики предлагают небольшие модульные реакторы, которые можно производить на заводе, а потом транспортировать на место строительство электростанции.

Стандартная АЭС такого типа будет состоять из 12 малых реакторов. По словам разработчиков, малые реакторы гораздо безопаснее обычных. Кроме того, они могут использоваться в небольших городах, на промышленных объектах и подводных лодках.

Любая современная АЭС — это не только реакторы, энергоблок, но и соответствующая инфраструктура: цеха и производства, обслуживающие станцию. Общее количество персонала АЭС достигает 1000 человек. Если же на территории станции есть еще и комплекс по переработке РАО, хранилище отработанного топлива и т.п., то штат может быть и больше.

Недостатки крупных объектов по типу АЭС — дороговизна строительства и обслуживания, невозможность оперативно что-то изменить в конструкции, сложность эксплуатации и техподдержки. Мини-реакторы могут многое изменить в лучшую сторону.

Реактор NuScale Power представляет собой стальной цилиндр высотой 23 метра и шириной 5 метров. Внутри находятся урановые топливные стержни, которые с помощью цепной ядерной реакции нагревают воду во внутреннем контуре. Через теплообменник нагретая вода передает температуру во внешний паровой контур. Пар приводит в движение турбину, генерирующую электроэнергию. В процессе работы пар охлаждается и капли воды вновь попадают обратно во внутренний контур.

В конструкции малого реактора предусмотрена система пассивного охлаждения. Горячая вода поднимается через теплообменные змеевики, охлаждается и опускается обратно к топливным стержням. Такой подход избавил конструкцию реактора от насосов и дополнительных движущихся элементов, которые могли бы выйти из строя.

В случае нештатной ситуации реактор сам заглушит ядерную реакцию при помощи управляющих стержней. Прекращается обмен нейтронами и останавливается цепная ядерная реакция. Если внезапно прекратится подача электричества, то управляющие стержни под действием гравитации срабатывают автоматически.

Для повышения безопасности малые модульные реакторы установят в специальные охлаждающие бассейны, которые планируется размещать ниже уровня земли в зданиях АЭС. В случае нештатной ситуации бассейны охладят реакторы и отведут излишки тепла. Так как размер ректоров небольшой, потребуется отводить меньшее количество тепла, чем в большом реакторе. Разработчики считают, что их продукция будет генерировать не более 1/8 от количества тепла стандартных ректоров.

В компании рассказали: заявка на конструкцию малого модульного реактора была подана в Комиссию по ядерному регулированию США еще 31 декабря 2016 года, что соответствует действительности. К фактическому рассмотрению документа приступили в марте 2017 года. В регулирующий орган пришлось отправить более 2 миллионов страниц документации. Следующий шаг после получения одобрения регулятора — запрос комбинированной лицензии на строительство и эксплуатацию АЭС.

И здесь может возникнуть проблема. Дело в том, что группа экспертов в консультативном совете по реакторной безопасности при Комиссии по ядерному регулированию США обнаружила потенциальную проблему в реакторах NuScale Power. Для охлаждения в воду добавляют бор, который поглощает нейтроны. Однако при переходе в парообразное состояние концентрация вещества существенно снижается.

Когда бедный бором конденсат поступит в активную зону, то он может спровоцировать ускорение ядерной реакции. Кроме того, эксперты посчитали слабым звеном парогенератор, находящийся внутри корпуса реактора. По словам ученых, механизм может подвергаться опасным вибрациям, способным разрушить конструкцию парогенератора.

Тем не менее, эти вопросы решаемы, а у NuScale Power уже есть первый коммерческий заказчик. Компания Utah Associated Municipal Power System готова построить АЭС с реакторами от NuScale Power в национальной лаборатории Айдахо. Проект с бюджетом в $6,1 миллиарда насчитывает 12 малых модульных реакторов и должен завершиться в 2030 году. Под строительство подготовили площадку в 13 га.

От КАМАЗа до природного газа

Подборка интересных статей про дата-центры.

T-Rex

27 мая 2021

Уведомление об обработке персональных данных в Роскомнадзор

Кому необходимо подать уведомление в реестр операторов персональных данных. В 152-ФЗ широкое определение обработки. Практически любое действие с персональными данными (далее – ПДн) – обработка.

Как дата-центры снижают негативное воздействие на природу

Дата-центры потребляют 3-5% всего электричества планеты, а в некоторых странах, например в Китае, этот показатель достигает 7%. Электричество нужно центрам обработки данных в режиме 24/7, чтобы обеспе…

Подписывайтесь на дайджест новостей

NRC утверждает первый в США проект малого модульного реактора

Управление
Атомная энергетика

2 сентября 2020 г.

Художественное исполнение атомной электростанции NuScale Power.

NuScale Power

Комиссия по ядерному регулированию США (NRC) недавно выпустила свой окончательный отчет об оценке безопасности конструкции малого модульного реактора (SMR) NuScale Power. Это достижение является первым в своем роде для SMR и позволяет NuScale получить полную сертификацию конструкции от регулирующего органа к августу 2021 года.

Эта веха является прямым результатом более чем 400 миллионов долларов, выделенных Министерством энергетики США (DOE) с 2014 года для ускорения разработки и развертывания ММР.

Исторический процесс проверки

В марте 2017 года NRC приняла заявку NuScale на сертификацию конструкции SMR. На рассмотрение заявки, состоящей из 12 000 страниц, ушло менее 42 месяцев, и она включала более 2 миллионов страниц дополнительных документов для аудита регулирующих органов.

Окончательный отчет об оценке безопасности, выпущенный NRC, является первым в своем роде отчетом для SMR и представляет собой технический обзор и одобрение персоналом NRC конструкции NuScale SMR.

Энергетический модуль NuScale представляет собой усовершенствованный малогабаритный модульный реактор на легкой воде, способный генерировать 60 мегаватт электроэнергии. Каждая электростанция может вместить до 12 модулей, которые будут построены на заводе и примерно в три раза меньше размера крупномасштабного реактора. Его уникальная конструкция позволяет реактору пассивно охлаждаться без дополнительной воды, электроэнергии или даже действий оператора.

Эта ключевая функция безопасности может привести к сокращению зоны аварийного планирования до границы объекта, что значительно уменьшит площадь электростанции.

После получения полного сертификата коммунальные предприятия смогут ссылаться на проект при подаче заявки на комбинированную лицензию на строительство и эксплуатацию новых реакторов в США.

Министерство энергетики поддерживает размещение первой в стране электростанции с 12 модулями в Национальной лаборатории Айдахо. Ожидается, что эксплуатация начнется в 2029 году.

«Вот как выглядит успешное частно-государственное партнерство, — сказала д-р Рита Баранвал, помощник госсекретаря по ядерной энергии. «DOE гордится тем, что поддерживает лицензирование и разработку силового модуля NuScale и других технологий SMR, которые могут обеспечить чистую и надежную электроэнергию в областях, которые никогда не считались возможными для ядерных реакторов в США, а вскоре и во всем мире».

Поддержка разработки SMR

Поддержка DOE модуля питания NuScale восходит к началу его разработки в Университете штата Орегон в 2000 году. и размещение силового модуля NuScale, а также первоначальные усилия по проектированию других отечественных конструкций ММР.

В рамках проекта безуглеродной энергетики Министерство энергетики работает с компанией Utah Associated Municipal Power Systems (UAMPS) и ее членами, чтобы продемонстрировать эту первую в своем роде технологию.

Что дальше?

NRC готовит свод правил для сертификации конструкции NuScale SMR. После сертификации SMR присоединится к шести другим конструкциям легководных реакторов, одобренным NRC. Регулирующий орган также рассматривает первую в стране конструкцию SMR с кипящей водой, разработанную GE-Hitachi.

Приняв решение о продвижении проекта безуглеродной энергетики, UAMPS и его участники продолжат охарактеризовывать предпочтительный участок и инициируют разработку комбинированной заявки на получение лицензии для рассмотрения NRC.

В дополнение к проекту безуглеродной энергетики компания NuScale подписала соглашения с организациями в Канаде, Румынии, Чехии и Иордании о строительстве будущих электростанций.

Подписывайтесь на нас

Преимущества малых модульных реакторов (ММР)

Управление
Ядерная энергия

Малые модульные реакторы предлагают меньшие первоначальные капиталовложения, большую масштабируемость и гибкость размещения для мест, где невозможно разместить более традиционные более крупные реакторы. Они также имеют потенциал для повышения безопасности и защиты по сравнению с более ранними конструкциями. Развертывание передовых МСР может способствовать экономическому росту.

МОДУЛЬНОСТЬ

Термин «модульный» в контексте ММР относится к способности изготавливать основные компоненты ядерной системы подачи пара в заводских условиях и доставлять их к месту использования. Несмотря на то, что современные крупные атомные электростанции включают в свои конструкции компоненты (или модули) заводского изготовления, по-прежнему требуется значительный объем полевых работ для сборки компонентов в работающую электростанцию. Предполагается, что ММР требуют ограниченной подготовки на месте и существенно сокращают длительность строительства, характерную для более крупных блоков. ММР обеспечивают простоту конструкции, улучшенные функции безопасности, экономичность и качество, обеспечиваемые заводским производством, а также большую гибкость (финансирование, размещение, размеры и конечное применение) по сравнению с более крупными атомными электростанциями. Дополнительные модули могут добавляться постепенно по мере увеличения потребности в энергии.

МЕНЬШИЕ КАПИТАЛЬНЫЕ ИНВЕСТИЦИИ

МСМ могут снизить капиталовложения владельца атомной станции из-за более низких капитальных затрат станции. Модульные компоненты и заводское изготовление могут снизить стоимость и продолжительность строительства.

ГИБКОСТЬ РАСПОЛОЖЕНИЯ

МСМ могут обеспечивать электроэнергией приложения, в которых нет необходимости в крупных установках или на объектах отсутствует инфраструктура для поддержки крупной установки. Это может включать в себя небольшие рынки электроэнергии, изолированные районы, небольшие сети, участки с ограниченным количеством воды и площади или уникальные промышленные приложения. Ожидается, что ММР будут привлекательными вариантами замены или переоснащения стареющих/выводимых из эксплуатации электростанций, работающих на ископаемом топливе, или предоставят возможность дополнить существующие промышленные процессы или электростанции источником энергии, не выделяющим парниковых газов.

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ

МСМ могут быть объединены с другими источниками энергии, включая возобновляемые и ископаемые источники энергии, для эффективного использования ресурсов и получения более высокой эффективности и получения нескольких конечных продуктов энергии при одновременном повышении стабильности и безопасности сети. Некоторые усовершенствованные конструкции SMR могут производить технологическое тепло с более высокой температурой либо для производства электроэнергии, либо для промышленных применений.

ГАРАНТИИ И БЕЗОПАСНОСТЬ / НЕРАСПРОСТРАНЕНИЕ

Конструкции SMR имеют явное преимущество, заключающееся в учете текущих мер безопасности и требований безопасности. Системы защиты объектов, в том числе барьеры, способные противостоять проектным сценариям авиакатастроф и другим конкретным угрозам, являются частью инженерного процесса, применяемого к новой конструкции ММР. ММР также обеспечивают безопасность и потенциальные преимущества нераспространения для Соединенных Штатов и более широкого международного сообщества. Большинство ММР будут построены ниже класса для повышения безопасности и защиты, устраняя уязвимости как для сценариев саботажа, так и для сценариев стихийных бедствий. Некоторые ММР будут рассчитаны на длительную работу без дозаправки. Эти ММР могут быть изготовлены и заправлены топливом на заводе, герметизированы и транспортированы на места для выработки электроэнергии или технологического тепла, а затем возвращены на завод для выгрузки топлива в конце жизненного цикла. Такой подход мог бы помочь свести к минимуму транспортировку и обращение с ядерным материалом. Ожидается, что легкие ММР на водной основе будут работать на низкообогащенном уране, то есть примерно на 5% U-235, аналогично существующим крупным атомным электростанциям. Ожидается, что концепции «безопасности по замыслу», применяемые к этим технологиям, повысят устойчивость ММР к краже и переключению ядерных материалов. Кроме того, активные зоны реакторов для этих легководных ММР могут быть спроектированы для сжигания плутония в качестве топлива из смешанного оксида (МОКС). Кроме того, ММР на основе теплоносителей не легководных реакторов могут быть более эффективными при утилизации плутония при минимизации количества отходов, требующих захоронения.

ПРОМЫШЛЕННОСТЬ, ПРОИЗВОДСТВО И РАБОЧИЙ РОСТ США

Обоснование экономической конкурентоспособности ММР основано на концепции, что массовое производство модульных частей и компонентов снизит стоимость киловатта электроэнергии наравне с источниками тока. Существует как внутренний, так и международный рынок ММР, и промышленность США имеет хорошие возможности для конкуренции за эти рынки. Министерство энергетики надеется, что разработка стандартизированных конструкций ММР также приведет к увеличению присутствия американских компаний на мировом энергетическом рынке. Если бы было заказано достаточное количество блоков SMR, это послужило бы необходимым стимулом для развития соответствующих заводских мощностей для дальнейшего увеличения продаж электростанций SMR на внутреннем и международном рынках.

ЭКОНОМИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ

Внедрение SMR для замены выбывающих активов по производству электроэнергии и удовлетворения растущих потребностей в выработке электроэнергии приведет к значительному росту отечественного производства, налоговой базы и высокооплачиваемых рабочих мест на заводах, в строительстве и эксплуатации. Исследование, проведенное в 2010 г. [1] по влиянию развертывания ММР на экономику и занятость, показало, что прототип ММР мощностью 100 МВт, стоимость производства и установки которого составляет 500 миллионов долларов США, создаст около 7000 рабочих мест и принесет 1,3 миллиарда долларов продаж, 404 миллиона долларов дохода (зарплата) и 35 долларов США.