Губернатору Янгкину нужен небольшой модульный реактор. Что именно это такое?

Атомная электростанция Норт-Анна компании Dominion Energy в округе Луиза. (Нед Оливер/Вирджиния Меркьюри)

В течение двух месяцев губернатор-республиканец Гленн Янгкин ясно дал понять, что хочет, чтобы Вирджиния стала лидером в использовании ядерных технологий, в частности, за счет запуска небольшого модульного реактора на юго-западе Вирджинии в течение следующего десятилетия.

Впервые он объявил о новом фокусе на обнародовании своего энергетического плана штата, документа, который по закону обязан разработать каждый губернатор Вирджинии, в начале октября. Затем он поддержал эту идею, предложив создать фонд в размере 10 миллионов долларов для усилий по энергетическим инновациям, половина из которых будет посвящена развертыванию ММР.

Критики энергетического плана Янкина поспешили сказать, что небольшие модульные реакторы находятся в зачаточном состоянии по сравнению с уже готовыми к развертыванию и масштабируемыми технологиями возобновляемой энергетики.

Ядерная генерация существует уже несколько десятилетий, но ММР представляют собой новую передовую форму технологии, первые три из которых, как ожидается, будут развернуты в разных частях страны к концу десятилетия.

Хотя в Вирджинии уже много лет работают две традиционные атомные электростанции, ядерные реакторы меньшего размера уникальны по тому, как они функционируют, и по используемому топливу. Однако многие проблемы, связанные с ядерными технологиями, такие как отходы, эксплуатационные требования и затраты, также сопровождают ММР.

Согласно августовскому отчету, подготовленному по заказу Национальной ассоциации комиссаров по регулированию коммунальных услуг, ММР спроектированы как форма атомной генерации по принципу «подключай и работай» в том смысле, что их можно производить на заводе, а затем устанавливать на объекте.

В то время как многие из нынешних крупных ядерных реакторов страны были построены для выработки от 300 до более 1000 мегаватт, ММР предназначены для выработки от 20 до 300 мегаватт электроэнергии при базовой нагрузке. Существуют также микрореакторы мощностью от 1 до 20 мегаватт, что составляет около 1% от размера традиционных моделей реакторов.

Янгкин предложит финансирование для малых модульных ядерных реакторов

Ядерные реакторы генерируют тепло посредством деления или столкновения атомов друг с другом. Этот процесс осуществляется с помощью ТВС из стержней, наполненных урановыми таблетками.

Атомы урана легко расщепляются. Когда атомы расщепляются, создаются радиоактивные изотопы. Уран обычно встречается в горных породах по всему миру, но конкретный тип урана, используемый в производстве ядерной энергии, U-235, встречается редко.

После выделения тепла его можно использовать для производства пара, который вращает турбины для выработки электроэнергии, главным образом двумя способами: через реакторы с кипящей водой или реакторы с водой под давлением. В первом случае вода кипятится для получения пара. В последнем пар производится путем обмена тепла из первичного контура воды, проходящей через активную зону под высоким давлением, во второй контур с более низким давлением.

Традиционные реакторы используют воду для своих процессов, но современные реакторы, такие как SMR, могут использовать расплавленную соль, жидкие металлы, такие как натрий или свинец, или газы, такие как гелий или углекислый газ. Эти подходы позволяют им работать при более высоких температурах, с более высокими показателями эффективности и потенциально с меньшим количеством радиоактивных отходов.

По словам Элис Капонити, заместителя помощника министра энергетики США, ММР не только более эффективны, чем традиционная ядерная энергия, но и одобрены федеральным правительством, поскольку они предлагают определенные функции безопасности, которые не требуют участия операторов.

SMR работают на обогащенной форме урана, минерала, который когда-то добывался в Соединенных Штатах, но теперь добывается в основном за рубежом. По данным NARUC, в 2020 году чуть более четверти закупок урана для реакторов США пришлось на Канаду и Казахстан, еще 19% — на Россию, 13% — на Австралию и 9% — на Узбекистан.

Ядерная катастрофа на Фукусиме в 2011 году привела к отмене многих проектов новых реакторов, что привело к глобальному переизбытку урана. Конкурирующие источники энергии, такие как природный газ и ветер, также заставили несколько горнодобывающих компаний в США навсегда прекратить свою деятельность.