Die Welt: Новая эпоха атомной энергии

Die Welt: Нова епоха атомної енергії

фото: TerraPower

Безопасные реакторы, альтернативное топливо и никаких атомных отходов в США стартапы разрабатывают новые типы реакторов. К 2030 году Китай хочет удвоить свою ядерную мощь и стать лидером отрасли

Натан Мирволд, несомненно, блестящий мыслитель. Эксперт по прикладной математики и теоретической физики, он работал в Кембридже вместе с легендарным Стивеном Гокінґом, а тогда 14 лет был техническим директором Microsoft, практически правой рукой Билла Гейтса.

Известным Мирволд стал и в мире кулинарии. Он автор необычных кулинарных книг «Modernist Cuisine» и «Modernist Cuisine at Home». Сейчас Натан Мирволд является руководителем компании венчурного капитала Intellectual Ventures и убежден, что без атомной энергии человечеству не обойтись. Совместно со своим бывшим шефом Биллом Ґейтсом он поддерживает стартап TerraPower.

Цель — разработка атомного реактора, меньшего и более безопасного, чем сегодняшние АЭС, и такого, что не потребует обогащенного урана в качестве топлива. Согласно концепции TerraPower природного урана, непригодного для применения в оружии и доступного в больших количествах, должно быть достаточно для работы атомных станций. Как о топливе думают и о металл торий, который значительно чаще от урана случается в земной коре. Нобелевский лауреат по физике Карло Руббиа как-то рассчитал, что в одном килограмме тория содержится в 200 раз больше энергии, чем в килограмме урана.

TerraPower отнюдь не уникум. Только в Кремниевой долине над атомными технологиями будущего работает более 50 стартапов. Конечно, это не сравнить с количеством IT-компаний, но регион становится и Атомной долиной. В США кроме TerraPower своими представлениями о АЭС будущего привлекли внимание и компании Hyperion Power и NuScale. Над атомными станциями 4-го поколения работают также в Европе, Китае и Индии.

Есть даже всемирная исследовательская союз, который занимается вопросом развития атомных электростанций будущего. Международный форум «Поколение 4» (Generation IV International Forum, GIF) в 2001 году основали девять стран: Аргентина, Бразилия, Великобритания, Франция, Япония, Канада, Южная Африка, Южная Корея и США. Швейцария, Россия, Китай, Австралия и Европейское сообщество по атомной энергии присоединились позже. А значит, косвенно, через Европейское сообщество по атомной энергии, к этому клубу принадлежит и Германия.

Цели разработки разные. Во-первых, реакторы 4-го поколения должны быть безопасными сами по себе. Это означает, что аварии, обусловленные способом строительства, как в Фукусиме или Чернобыле, должны быть принципиально исключены. Во-вторых, применение альтернативного атомного топлива, как торий или природный уран. Некоторые концепты также предусматривают использования, а следовательно, и ликвидацию уже имеющихся атомных отходов. Такие реакторы способны решить проблему захоронения. Атомные станции 4-й генерации могли бы также служить термическом выработку водорода и синтетического топлива. Обсуждают варианты использования и для выработки теплоэнергии, в частности отопления.
Для реакторов 4-го поколения существует более полдюжины различных концепций. Многочисленные компании, среди которых и TerraPower и Берлинский институт ядерной физики твердых тел, делают ставку на технологию жидкого атомного топлива, которое в форме солей должна медленно течь в системе обращения через активную зону реактора. Там быстрыми нейтронами можно расщеплять также актиноїди, которые обычно как отходы традиционных атомных электростанций приходится хоронить на миллионы лет.

Технология с 1950-х годов
То, что кажется революционной инновацией, на самом деле технология, которую опробовали и сочли пригодной еще в 1950-х годах. Тогда эксперимент с рідкосольовим реактором в Национальной лаборатории в Оук-Риджі (штат Теннеси) длился пять лет. Но почему же тогда эта технология, что обеспечивает много преимуществ, не взяла верх? Почему же строили кипящие реакторы с урановыми стержнями, которые не являются безопасными и которые у нас горы атомных отходов?

Объяснить это можно только холодной войной и тогдашней гонкой атомных вооружений мировых держав. Было желание быстрее продуцировать как можно большее количество плутония, необходимого для создания атомных бомб. А с рідкосольовими реакторами это было бы невозможно. Зато для уничтожения снятой с вооружения ядерного оружия рідкосольові реакторы вполне пригодны.

Кроме рідкосольових реакторов исследования ведутся и вокруг быстрых, газоохолоджувальних реакторов, реакторов высоких температур, быстрых, охлаждаемых натрием реакторов и быстрых, охлаждаемых свинцом реакторов. Не у всех концептов есть шанс. Многое говорит в пользу рідкосольових реакторов. Еще Эдвард Теллер, отец американской водородной бомбы, имел планы по строительству подземного рідкосольового реактора, который работал бы на тории и без технического обслуживания 200 лет снабжал бы ток. Соответствующая статья была опубликована только после смерти Теллера.

Следующий аспект в разработке новых типов реакторов — миниатюризация. NuScale хочет продавать мини-реакторы, которые будут выдавать лишь 50 МВт. Поставлять миниатюрные атомные электростанции в случае наличия соответствующего рынка готова и британская компания Rolls-Royсe, что уже строила мини-реакторы для подводных лодок. А американская фирма Hyperion Power сообщила, что сможет в течение многих лет поставлять ток подземными мини-реакторами практически без технического обслуживания для 10 тыс. домохозяйств.

Атомная энергия в Китае
Инновационный тип реактора когда-то был разработан и в Юліхському исследовательском центре, что в Германии. Это был реактор для использования тория в качестве атомного топлива, так называемый реактор накопления шаров, в котором атомное топливо превращалось на графитные шара диаметром 6 см. Система с пулями, что «плыли» сквозь реактор, была своеобразным переходным типом между реактором с твердотопливными стержнями и реактором с обращением жидкого топлива.

По концепции реактора накопления шаров действительно было построено коммерческую атомную станцию Гамм-Унтроп. Сразу после Чернобыльской катастрофы на ней возникли технические проблемы, которые привели к немедленной остановки реактора и прекращение применения технологии в Германии. Однако это не помешало Китая и дальше развивать немецкую разработку. На АЭС Шидао-Бей построили демонстрационный реактор на 250 МВт.

В будущем Китай может стать ведущей технической страной в использовании атомной энергии. В первой половине 2020-го он планирует завершить строительство и ввести в эксплуатацию охлаждаемый газом высокотемпературный реактор, который относится к 4-го поколения. Сенсационный демонстрационный проект на побережье провинции Шаньдун, который должен быть гораздо безопаснее и эффективнее других реакторы, находится в заключительной фазе настройки и проверки, заявил председатель правления Китайской национальной ядерной корпорации Ю Цзеньфень.

Он выступал в апреле на Пекинской конференции устойчивого развития атомной энергии, на которой дали зеленый свет форсированному строительству нового реактора. Государственная китайская газета «Жэньминь жибао» писала, что строительство и запуск новой АЭС сделают Китай мировым лидером.

В конце 2018-го Поднебесная с 45 реакторами была на четвертом месте в мире, а по подключенной мощностью 45,9 ГВт на третьем. 11 реакторов, которые на сегодня находятся в стадии строительства, выводят Китай на первое место

Лишь в 2018 году Поднебесная присоединила к сети восемь новых АЭС. По словам Ю Цзеньфеня, сейчас строят еще 11 АЭС. В строительстве конвенционных АЭС 3-го поколения Китай имеет передовые позиции в мире. Но речь идет о развитии и использовании реакторов 4-го поколения. Это и два пилотных проекта с рідкосольовими реакторами, и два реактора-розмножувачі в провинциях Фудзянь и Цзяньсы, которые должны достроить к 2030-му.

Удвоить мощность за 10 лет
На упомянутой выше конференции речь шла о том, что в течение следующего десятилетия Китай подключать по шесть — восемь новых АЭС ежегодно. Это позволит достичь уровня 137 ГВт и при этом удвоить свои подключенные атомные мощности. В конце 2018-го Поднебесная с 45 реакторами была на четвертом месте в мире, а по подключенной мощностью 45,9 ГВт на третьем. 11 реакторов, которые на сегодня находятся в стадии строительства, выводят Китай на первое место.
В рамках инициативы «Один пояс — один путь» Китай прибегает и к экспорту атомных реакторов. На апрельской конференции в Пекине вспоминали два водно-водяные реакторы для Пакистана и кооперацию с Францией в строительстве атомной электростанции для Великобритании. Во время недавнего визита в Париж лидер КНР Си Цзиньпин и президент Франции Эмманюэль Макрон договорились о тесном сотрудничестве в строительстве реакторов для третьих стран вдоль «нового Шелкового пути»

Share