General

Нові, безпечні ядерні реактори можуть зупинити зміну клімату, але їх бояться будувати

У 2018 році вчені повідомили сувору новина: незважаючи на занепокоєння на тему глобального потепління, за рахунок вугілля було вироблено 38% світової електроенергії в 2017 році - тобто, рівно стільки ж, скільки і при появі перших тривожних попереджень про клімат 20 років тому. Гірше того, викиди парникового газу зросли на 2,7% в минулому році - це найбільше збільшення за сім років. Такий застій привів до того, що навіть політики та екологи почали замислюватися про те, що нам потрібно більше ядерної енергії.

Навіть вчені з ООН, не виявляли інтересу вминулому, сьогодні говорять, що будь-який план по утриманню зростання температури планети нижче 1,5 градусів буде покладатися на істотний стрибок у використанні ядерної енергії. Але ми рухаємося в іншому напрямку. Німеччина планує закрити всі ядерні реактори до 2022 року; Італія проголосувала за блокування будь-яких майбутніх проектів ще в 2011 році. І навіть якщо ядерна енергія знайшла б підтримку широкої публіки (а цього не сталося), добувати її дорого: кілька ядерних станцій в США недавно закрилися, оскільки не могли конкурувати з дешевизною сланцевого газу.

Ядерні реактори нового типу

«Якщо реальна загроза залишиться колишньою,більше атомних електростанцій, швидше за все, закриються і будуть замінені головним чином природним газом, що призведе до збільшення викидів », заявили в Союзі стурбованих учених - які завжди вважалися скептиками по частині ядерної енергетики - в 2018 році. На думку вчених, якщо всі станції закриються, викиди вуглецю збільшаться на 6%.

На даний момент питання про те, щобпідтримувати існуючі системи, не варто, каже Едвін Лаймен, виконуючий обов'язки директора проекту ядерної безпеки UCS. «Більш важливе питання полягає в тому, чи буде реалістичним розгортання нових атомних станцій протягом наступних кількох десятиліть в необхідному темпі».

На початку 2018 року лише в Північній Америці було75 окремих проектів ядерного ділення, які намагалися відповісти на це питання. Ці проекти задіяти той же тип реакції, що і звичайні ядерні реактори, які використовувалися десятиліттями - поділ, або розщеплення атомів.

Однією з провідних технологій є малиймодульний реактор (SMR): зменшена версія традиційних систем ядерного ділення, яка обіцяє бути дешевше і безпечніше. NuScale Power, що базується в Портленді, штат Орегон, має 60-мегаватну конструкцію, яку ось-ось повинні розгорнути. (Звичайна дорога установка може виробляти близько 1000 МВт електроенергії).

NuScale повинна встановити 12 малих реакторів дляпідтримки енергетичних потреб 46 об'єктів по всьому заходу США, однак проект буде здійснений тільки якщо члени групи погодяться його фінансувати до кінця року. Історія показує, що це буде нелегко. У 2011 році Generation mPower, інший розробник SMR, отримав контракт на створення до шести реакторів, схожих на NuScale. Його підтримували корпоративні власники Babcock & Wilcox, найбільші в світі виробники енергії, але договір був розірваний менш ніж через три роки, оскільки не з'явилося нових клієнтів. Немає клієнтів - значить ціна не буде знижуватися, а значить проект не буде розвиватися.

У той час як підхід NuScale використовуєтрадиційні ядерні реактори з водяним охолодженням, зменшуючи їх, так звані системи IV покоління використовують альтернативні охолоджувачі. Китай будує великомасштабний реактор з натрієвих охолодженням в провінції Фуцзянь, який вступить в роботу в 2023 році, а TerraPower з Вашингтона розробила систему з натрієвих охолодженням, яка може працювати на відпрацьованому паливі, обедненном урані або урані прямо із землі. TerraPower - в яку інвестував Білл Гейтс - уклала угоду з Пекіном на будівництво демонстраційної станції в 2022 році.

Інший варіант покоління IV, реактор зрозплавленою сіллю, безпечніше, ніж більш ранні конструкції, оскільки може самоохлаждаться, навіть якщо система повністю втрачає потужність. Канадська компанія Terrestrial Energy планує побудувати електростанцію на 190 МВт в Онтаріо, і перші її реактори будуть виробляти енергію до 2030 року за ціною, яку можна буде зіставити з природним газом.

Один з реакторів IV покоління може скоровступити в лад. Реактори на гелієвому охолодженні, вкрай високо температурні, можуть працювати при температурі до 1000 градусів. Належить державі Китайська національна ядерна корпорація має прототипом потужністю 210 МВт в східній провінції Шаньдун - він буде підключений до мережі в цьому році.

термоядерний синтез

Багато, однак, плекають надію на термоядернийсинтез. Реактори термоядерного синтезу імітують ядерний процес всередині Сонця, зіштовхуючи легші атоми разом і перетворюючи їх в більш важкі, і виділяючи величезну кількість енергії шляхом. На Сонці цей процес приводиться в дію силою гравітації. На Землі інженери намагаються відтворити умови термоядерного синтезу за допомогою надзвичайно високих температур - близько 150 мільйонів градусів - але їм важко утримувати плазму, необхідну для синтезу атомів.

Одне з побудованих рішень представлено ІТЕР,раніше відомим як Міжнародний термоядерний експериментальний реактор, який будується з 2010 року в Карадаш, Франція. Його система магнітного конфайнмента має глобальну підтримку, але витрати зросли до 22 мільярдів доларів через затримки і політичних суперечок. Перші експерименти, спочатку заплановані на 2018 рік, були перенесені на 2025 рік.

Ванкуверская General Fusion використовує комбінаціюфізичного тиску і магнітних полів для створення імпульсів плазми, які тривають мільйонні частки секунди. Даний підхід є менш складний, ніж у ІТЕР, що робить систему набагато дешевше, проте залишаються технічні проблеми, пов'язані з виготовленням титанових компонентів, здатних впоратися з робочим навантаженням. Проте, General Fusion очікує, що її реактори будуть розгорнуті через 10-15 років.

Каліфорнійська компанія TAE Technologies, міжтим, витратила 20 років на розробку термоядерного реактора, який перетворює енергію безпосередньо в електрику. Ця компанія, яка отримала 500 мільйонів доларів від інвесторів, в січні прогнозувала, що вийде на комерційну окупність протягом п'яти років.

Які ж з цих технологій досягнуть успіху? Вдосконалене ядерне поділ зменшує ядерні відходи - навіть використовує їх в якості палива - і кардинально зменшує шанс трагедії, як у Фукусімі або Чорнобилі. Але такі реактори поки не отримали ліцензії ніде, крім Китаю та Росії. Багато хто просто не вірить компаніям, коли ті обіцяють, що нові технології зможуть уникнути старих помилок.

Однак справа не тільки в політиці: вартість також варто враховувати. Вдосконалене ядерне поділ обіцяє скостити неймовірно дорогі початкові витрати на ядерну енергію за рахунок створення реакторів, які можна буде будувати на заводі, а не під замовлення. Це повинно зменшити вартість, як це сталося з вітряної і сонячної енергетики. Але приватні компанії рідко досягали успіху, завершуючи такі проекти: найбільші успіхи були досягнуті завдяки високоцентралізованих, керованою державою схемами, які легше вбирають ризики.

CEO General Fusion Кріс Маурі погоджується з тим,що ядерне поділ стикається з надто великою кількістю бар'єрів для успіху. У нього є досвід: він заснував mPower, компанія з виробництва малих ядерних модулів, яку законсервували в 2014 році. Реактори синтезу побудувати буде складніше, але зате їх легше прийме суспільство. Ось де почнеться вливання капіталу - інвестори впевнені, що той, хто змусити синтез працювати першим, стане казково багатим.

Але чи дійсно у синтезу більше просторудля маневру? Те, що низькоактивні і короткоживучі радіоактивні відходи тритію не уявляють серйозної загрози, це правда, як те, що розплавлення неможливі. Але витрати високі, а терміни дуже віддалені - ІТЕР вийшов набагато дорожче, ніж планувалося спочатку, і не буде готовий ще щонайменше 15 років. Тим часом, багато хто вже хочуть закрити ІТЕР, а люди не бачать різниці між розподілом і синтезом.

Немає ніяких гарантій, що ядерна енергетика стане енергетикою майбутнього. Але було б дуже добре, погодьтеся? Чи ні? Розкажіть в нашому чаті в Телеграма.