Ответы на три вопроса о ядерной энергетике следующего поколения.

Что означают новые ядерные технологии для безопасности, затрат и многого другого.

Атомная энергетика продолжает оставаться одной из самых актуальных тем в энергетике сегодня, и в ходе нашей недавней онлайн-дискуссии за круглым столом, посвященной атомной энергетике следующего поколения, гипермасштабным центрам обработки данных на основе искусственного интеллекта и энергосетям, мы получили десятки замечательных вопросов от аудитории.

Вопросы были самыми разнообразными, и хотя мы ответили на многие из них (и я сохраняю некоторые в памяти для будущих отчетов), на ряд вопросов мы так и не смогли ответить, по крайней мере, не с той степенью детализации, которую мне хотелось бы.

Итак, давайте ответим на несколько ваших вопросов о передовых методах ядерной энергетики. Я объединил похожие вопросы и отредактировал их для большей ясности.

Чем отличаются потребности в топливе для ядерных реакторов следующего поколения, и как компании решают проблемы с цепочкой поставок?

Во многих реакторах следующего поколения не используется низкообогащенный уран, применяемый в обычных реакторах.

Стоит обратить внимание на высокообогащенный низкообогащенный уран (HALEU). Это топливо обогащено до более высоких концентраций делящегося урана, чем обычное ядерное топливо, с долей изотопа U-235, составляющей от 5% до 20%. (В обычном топливе она ниже 5%.)

Высокообогащенный уран (ВОУ) можно производить по той же технологии, что и низкообогащенный уран, но геополитическая ситуация здесь сложная. Сегодня Россия фактически обладает монополией на производство ВОУ. В 2024 году США запретили импорт российского ядерного топлива до 2040 года, стремясь снизить зависимость от страны. Европа не предприняла аналогичных мер, но также работает над тем, чтобы отказаться от российской энергетики.

В результате перед компаниями в США и Европе встает серьезная задача обеспечения себя необходимым топливом в условиях прекращения или ограничения регулярных поставок из России.

Министерство энергетики США располагает запасами высокообогащенного урана (HALEU), которые правительство распределяет между компаниями для обеспечения работы демонстрационных реакторов. Однако в долгосрочной перспективе по-прежнему существует острая необходимость в создании независимых цепочек поставок HALEU для поддержки реакторов следующего поколения.

Как решаются вопросы безопасности и что происходит с регулированием ядерной безопасности в США?

Существуют некоторые способы, с помощью которых атомные электростанции следующего поколения могут быть безопаснее обычных реакторов. В некоторых из них используются альтернативные теплоносители, которые позволяют избежать необходимости работы под высоким давлением, требуемым в обычных водоохлаждаемых реакторах. Многие из них включают пассивные системы аварийного отключения, поэтому в случае проблем с электроснабжением реакторы безопасно отключаются, избегая риска расплавления активной зоны. (Эти системы могут быть внедрены и в более новые обычные реакторы.)

Однако некоторые эксперты выразили обеспокоенность тем, что в США нынешняя администрация недостаточно серьезно относится к ядерной безопасности.

Недавнее расследование NPR показало, что администрация Трампа тайно переписала ядерные правила, отменив меры по защите окружающей среды и ослабив меры безопасности. Правительство поделилось новыми правилами с компаниями, участвующими в программе строительства экспериментальных ядерных реакторов, но не с общественностью.

Мне вспомнился доклад, прозвучавший на нашем мероприятии EmTech MIT в ноябре, где профессор ядерной инженерии из Массачусетского технологического института Коруш Ширван говорил об этой проблеме. «В последнее время я наблюдаю тревожные тенденции, когда произносятся такие слова, как „одобрение ядерных проектов“», — сказал Ширван во время того мероприятия.

В ходе выступления Ширван привел статистические данные, показывающие, что в атомной энергетике очень низкий уровень травматизма и смертности. Но это не является неотъемлемой частью технологии, и есть причина, по которой количество травм и смертей в атомной энергетике так низко, добавил он: «Это связано со строгим нормативным надзором».

Будут ли реакторы следующего поколения конкурентоспособны с финансовой точки зрения?

Строительство атомной электростанции — недешевое дело. Давайте рассмотрим первоначальные инвестиции, необходимые для строительства электростанции.

АЭС «Вогтл» в штате Джорджия является местом расположения новейших ядерных объектов американского флота — энергоблоки № 3 и 4 были введены в эксплуатацию в 2023 и 2024 годах соответственно. Согласно недавнему отчету Министерства энергетики США, их общая капитальная стоимость с поправкой на инфляцию составила 15 000 долларов за киловатт. (Эта не совсем точная единица измерения, которую я использую, делит общую стоимость строительства реакторов на их ожидаемую мощность, что позволяет сравнивать реакторы разных размеров.)

Эта цифра довольно высока, отчасти потому, что это были первые реакторы такого рода, построенные в США, а также из-за некоторых неэффективностей в планировании. Стоит отметить, что Китай строит реакторы гораздо дешевле, где-то от 2000 до 3000 долларов за кВт, в зависимости от оценки.

Согласно отчету Министерства энергетики США, первоначальные капитальные затраты на создание первых в своем роде передовых атомных электростанций, вероятно, составят от 6000 до 10 000 долларов за киловатт. После масштабирования и массового производства эта сумма может снизиться до 40%.

Таким образом, новые реакторы (будем надеяться) будут дешевле, чем проект Vogtle, который значительно превысил бюджет и отстал от графика, но они не обязательно будут значительно дешевле, чем эффективно построенные традиционные электростанции, если усреднить показатели по их размеру.

Строительство новых газовых электростанций, безусловно, обойдется дешевле (если не учитывать вероятный дефицит оборудования, который, скорее всего, сохранится в течение многих лет). По данным Lazard, стоимость самых эффективных газовых электростанций сегодня составляет всего 1600 долларов за кВт в верхнем ценовом сегменте.

Важное замечание: капитальные затраты — это не всё, эксплуатация атомной электростанции относительно недорога, поэтому существует такой большой интерес к продлению срока службы существующих станций или возобновлению работы закрытых.

В конечном итоге, по многим показателям, атомные электростанции любого типа будут дороже, чем другие источники энергии, такие как ветровая и солнечная энергия. Но они обеспечивают то, чего нет у многих других источников энергии: надежный и стабильный источник электроэнергии, способный работать 60 лет и более.

Эта статья взята из The Spark, еженедельной рассылки MIT Technology Review о климате. Чтобы получать её на свою электронную почту каждую среду, подпишитесь здесь.

Источник: www.technologyreview.com