Министерство энергетики США спешит построить новые усовершенствованные ядерные реакторы

Новая программа направлена ​​на запуск двух прототипов реакторов в течение 7 лет.

• 20 мая 2020 г.
• Адриан Чо

Делиться:

Агентство объявило на прошлой неделе, что в рамках последних усилий по возрождению атомной промышленности Соединенных Штатов Министерство энергетики (DOE) намерено выбрать и помочь построить два новых прототипа ядерных реакторов в течение 7 лет. Реакторы станут центральным элементом новой демонстрационной программы усовершенствованных реакторов Министерства энергетики США, на которую в этом финансовом году будет выделено 230 миллионов долларов. Каждый из них будет построен в сотрудничестве 50 на 50 с промышленным партнером и в конечном итоге может получить до 4 миллиардов долларов финансирования от Министерства энергетики.

«Это может изменить правила игры», — говорит Якопо Буонджорно, инженер-ядерщик из Массачусетского технологического института. «Пришло время для сообщества перейти от проектирования бумажных реакторов к строительству демонстраций».

Но даже некоторые сторонники ядерной энергетики сомневаются, что программа будет стимулировать строительство новых коммерческих реакторов, пока природный газ и возобновляемые источники энергии остаются относительно дешевыми. «Новые постройки не могут конкурировать с возобновляемыми источниками энергии», — говорит Роберт Рознер, физик из Чикагского университета. «Конечно, не сейчас».

Коммерческие ядерные реакторы обеспечивают 20% электроэнергии США и 50% безуглеродной энергии. Тем не менее, атомная промышленность США десятилетиями боролась с трудностями. Сейчас его парк насчитывает 96 реакторов по сравнению со 113 в начале 1990-х годов. Планируется закрыть больше реакторов, и ожидается, что доля атомной промышленности в поставках электроэнергии начнет падать. Несмотря на эту унылую картину, инженеры продолжают разрабатывать проекты перспективных реакторов, которые, по их словам, будут более безопасными и эффективными.

Администрация Трампа хочет вдохнуть новую жизнь в атомную отрасль. В апреле Министерство энергетики объявило о планах увеличить добычу урана в стране и создать национальный запас урана.И он направит 160 миллионов долларов из 230 миллионов долларов, выделенных Конгрессом на программу демонстрации реактора, на выбор двух проектов, которые будут построены в спешном порядке, скорее всего, в Национальной лаборатории Министерства энергетики штата Айдахо (INL).

Программа направлена ​​на инкубацию идей, которые еще не находятся на стадии разработки, говорит Эшли Финан, инженер-ядерщик и директор Национального центра инноваций в области реакторов в INL. Например, Министерство энергетики уже работает с NuScale Power над разработкой небольших модульных реакторов заводского изготовления, что означает, что оно не подходит для новой программы. Деньги также не пойдут на разработку реактора под названием «Универсальный источник быстрых нейтронов», который Министерство энергетики уже начало готовить к строительству в INL или Национальной лаборатории Ок-Ридж в Теннесси и который будет служить объектом для материаловедческих исследований.

В противном случае: «Это открытый вызов», — говорит Финан. «Я думаю, мы увидим большой интерес и множество отличных приложений для различных типов реакторов», — говорит она. Буонджорно говорит, что последние разработки, как правило, сосредоточены на реакторах, которые меньше, чем стандартный реактор гигаваттной мощности. Стандартный коммерческий реактор сжигает топливо, содержащее от 3% до 5% делящегося урана-235, для нагрева воды и привода паровых турбин. Новые конструкции могут циркулировать охлаждающие жидкости, такие как расплавленная соль, и сжигать топливо, содержащее до 20% урана-235, что может сделать их более эффективными.

Некоторые наблюдатели говорят, что инициатива нереалистична. Должностные лица Министерства энергетики могут столкнуться с трудностями при определении наиболее многообещающего из множества разрозненных проектов, предсказывает М. В. Рамана, физик из Университета Британской Колумбии в Ванкувере. «Вы будете сравнивать яблоки, апельсины, виноград, сливы, все подряд», — говорит он. По словам Раманы, 7-летний срок также вызывает недоверие, особенно потому, что Министерство энергетики хочет, чтобы реакторы прошли лицензионные проверки в Комиссии по ядерному регулированию, что обычно занимает несколько лет. «Абсурдно думать, что они могут это сделать».

Однако Буонджорно отмечает, что прототипы могут быть лицензированы для коммерческого использования и одновременно построены, если они будут размещены на объекте Министерства энергетики, таком как INL, который построил 52 различных экспериментальных реактора с момента своего основания в 1949 году в качестве Национальной испытательной станции реакторов. Финан говорит, что временные рамки «агрессивны», но предназначены для того, чтобы подстегнуть разработчиков в их работе. «Это трудная, но достижимая цель, — говорит она, — и это правильное место».

Рамана задается вопросом, можно ли спасти атомную промышленность США. Хотя вопросы обращения с отходами и опасения общественности по поводу радиоактивности остаются, самой большой проблемой, стоящей перед ядерной отраслью, являются высокие капитальные затраты на новые реакторы, которые могут составлять 7 миллиардов долларов и более. По его словам, на нерегулируемых рынках коммунальные предприятия не могут позволить себе такие капитальные затраты, поэтому более дешевые возобновляемые источники энергии могут в конечном итоге заменить ядерную энергию. «Это индустрия заката, — говорит он, — и чем раньше вы это осознаете, тем лучше».

Но стоимость энергии ветра и солнца будет расти, утверждает Рознер. По его словам, электроэнергия из возобновляемых источников неконтролируемо растет и падает, и когда они расширятся до 20% или 30% рынка, такая прерывистость сделает их значительно более дорогими. По его прогнозам, атомная энергетика станет экономически конкурентоспособной и дополнит возобновляемые источники энергии в качестве стабильного источника безуглеродной энергии. «К 2030 году, если у Соединенных Штатов будет множество хорошо продвинутых проектов, это будет хорошей инвестицией, потому что в конечном итоге нам понадобятся эти заводы», — говорит Рознер.

Но чтобы построить реакторы в будущем, Соединенным Штатам необходимо поддерживать свои возможности сейчас, говорит Буонджорно. «Если мы позволим всему флоту спуститься в унитаз и рассчитываем, что через 20 лет мы сможем включить наш ядерный опыт, как выключатель, мы заблуждаемся», — говорит он. «Вы должны поддерживать эту способность».

Именно на это направлена ​​новая программа Министерства энергетики США.Письма о намерениях должны быть представлены в июне, и Министерство энергетики намерено выбрать победившие проекты к концу финансового года, 30 сентября.

* Исправление, 21 мая, 14:15: История была обновлена, чтобы отметить, что Министерство энергетики еще не определилось с местом для универсального источника быстрых нейтронов.