Малките ядрени реактори печелят терен в стремежа към по-зелени мрежи

Ядрената индустрия буксува от години, тъй като не успява да се конкурира с по-евтините форми на енергия и е гледана с подозрение след инцидентите във Фукушима, Чернобил и в американската атомна електроцентрала Three Mile Island. Само два реактора са построени в САЩ – в щата Джорджия, като те изостават с години от графика си за влизане в експлоатация и изнемогват под натиска на преразходи и политическо противопоставяне, пише Bloomberg.

Но сега има надпревара за насочване на ядрената енергия към радикално различна посока в опит за съживяването на индустрията. Компании от цял свят, включително NuScale Power в САЩ, China National Nuclear Corp. и руската Росатом разработват ново поколение реактори с някои модели, които ще са с над 90% по-малки от тромавите инсталации, които доминират индустрията от десетилетия. Един от моделите дори може да се побере в еднофамилна къща.

Целта е електроцентралите да са по-бързи и лесни за изграждане и може да направят ядрената енергия достъпен и по-чист вариант в развиващите се страни, които нямат нужда от огромни реактори. Някои климатични активисти изразяват задоволство от потенциала за електричество без въглероден диоксид, но не са напълно убедени в аргументите. Те се притесняват за безопасността на реакторите. А на фона на спада на цените на слънчевата и вятърната енергия някои се безпокоят дали малките реактори имат икономически смисъл дори с по-ниските им цени.

Но в момент, когато правителства от цял свят правят амбициозни планове да се откажат от фосилните горива, има нарастващо разбиране, че затварянето на въглищни и газови централи може да доведе до недостиг на електроенергия като спирането на тока в Калифорния по-рано този месец. Ядрената енергия съставлява 20% от енергията в САЩ, като делът може да нарасне, ако се появят малки ядрени реактори за улесняване на прехода. Поддръжниците очакват възраждане на ядрената енергия, което може да донесе глобални инвестиции за 5,9 трлн. долара до 2050 г.

„Поне засега и в обозримо бъдеще е трудно да видим енергийна система, основана само на възобновяема енергия“, казва Крис Колберт, главен стратегически директор в базираната в Портланд, щата Орегон NuScale.

Централите могат да инсталират само един или да свържат няколко реактора, разширявайки потенциалния пазар с включването на страни, които нямат нужда от голяма конвенционална ядрена централа. Някои модели ще осигуряват индустриална топлина наред с електричество – една от потенциалните употреби са отдалечени села в далечния север, които се нуждаят и от двете.

China National Nuclear първа премина преглед на безопасността от Международната агенция за атомна енергия (МААЕ) за SMR модел. Тя започна да изгражда демонстрационна версия на 125-мегаватовата си централа Nimble Dragon през 2019 г. А в Русия Росатом въведе миналата година първия в света работещ SMR на кораб, който може да бъде изпратен в цял свят. Компании в Южна Корея, Канада и Великобритания също разработват сходни модели.

В САЩ NuScale работи по 60-мегаватов реактор, който е достатъчен да захрани с електричество 48 хил. домове отвъд Океана, а устройството му спечели този месец одобрението на Комисията за регулиране на ядрената енергия.

Цилиндричният генератор на енергия ще бъде висок около 20 м и с диаметър от 2,7 м. Това са малки размери в сравнение с големите, конвенционални реактори, които обикновено имат капацитет от 1000 мегавата. И те са по-евтини. Една ядрена централа с 12 модулни реактора на NuScale, свързани заедно, ще струва около 3 млрд. долара спрямо някои големи проекти, които надхвърлят 20 млрд. долара за конвенционални ядрени централи. Първата централа на NuScale ще заработи в Аайдахо през 2029 г., ако всичко върви по план.

Моделът на NuScale се основава на реактори с вода под налягане, които сега се използват широко в конвенционалните ядрени централи, така че технологията е позната на регулатори и разработчици. Други разработчици опитват различни технологии. Базираната в Сънивил, щата Калифорния, компания Oklo работи по т. нар. бърз реактор, който може да използва радиоактивни отпадъци от съществуващи ядрени централи като гориво и се охлажда с течен алкален метал вместо с вода. А милиардерът Бил Гейтс подкрепя TerraPower, която работи по друг вид бърз реактор, използващ течен натрий за охлаждане.

„Има надпревара като в зората на ядрената енергия“, казва Тед Джоунс, старши директор за националната сигурност и международните програми в Института за ядрена енергия.

Малките реактори са и по-безопасни, твърдят разработчиците. Ключовият риск от ядрена централа е, че може да изтече радиация, но тъй като по-малките реактори имат по-малко ядрен материал в сърцевината си, потенциалният риск е по-малък. NuScale твърди, че моделите й може да се инсталират в подпочвени водни басейни, което ще минимизира риска от авария, защото те няма да се нуждаят от помпи за циркулиране на вода за охлаждане.

Но наред с по-малките размери новите модели може да имат и по-малки и слаби системи за контрол на потенциално изтичане на радиация, казва Едвин Лиман, директор на ядрената безопасност в Union of Concerned Scientists. Това е тревожно, защото има стремеж и за изграждане на SMR-и по-близо до гъстонаселени центрове, отбелязва той.

„Може да имате по-малък реактор, но по-слаб контрол и разстояние до гъстонаселени центрове. Парадоксално малък реактор може да освобождава повече материал от голям реактор“, отбелязва Лиман.

Смята се, че малките реактори са от ключово значение за съживяването на индустрията, която далеч не процъфтява в момента. Строителството на конвенционални ядрени централи е на 10-годишно дъно. През първото тримесечие в света имаше 52 ядрени централи на етап строеж, най-малкия брой от десет години насам, сочат данни на BloombergNEF. А над 20% от проектите са изправени пред предизвикателства, които може да ги извадят от релси, включително проблеми с финансирането и политическо противопоставяне.

Единственият ядрен проект в САЩ са двата реактора в Plant Vogtle в щата Джорджия, които вече изостават от графика, а разходите се удвоиха до над 28 млрд. долара. Проектът за ядрена централа за 21 млрд. долара V.C. Summer в Южна Каролина беше изоставен през 2017 г., след като водещият подизпълнител фалира.

Малките реактори може да променят уравнението, а катализаторът ще бъдат усилията за овладяване на климатичните промени, смята Брет Рампал, ръководител на ядрените анализи в компанията Clean Air Task Force. Десетина американски щата и територии поискаха електрически мрежи без въглероден диоксид начело с плана на Калифорния да изключи напълно въглерода до 2045 г.

Макар че броят на слънчевите и вятърните централи расте, те не могат да осигуряват непрекъснато снабдяване с енергия. Това беше една от причините Калифорния да изтегли 9 гигавата газови централи през последните години, изпита недостиг на енергия и прекъсване на електричеството по-рано този месец, тъй като горещата вълна увеличи търсенето на енергия. Затварянето на основни електрически централи може да създаде пропаст, казва Рампал. „Тези реактори в напреднала фаза се стремят да я запълнят“, отбелязва той.

Реакторът на Oklo ще има мощност от 1,5 мегавата, ще бъде достатъчно малък, за да се побере в къща и ще разполага с достатъчно производство за захранването на около 1200 американски жилища. Комисията за регулиране на ядрената енергия прие заявлението на компанията за лиценз през март, като тя стана първата, използваща новия процес за оценка, който агенцията въведе за ускоряване на процеса на преглед. Джейкъб ДеУит, главен изпълнителен директор на Oklo и съосновател на компанията, казва, че моделът може да спечели одобрение до две години и системата да заработи една година по-късно.

„Ядрената енергия е наистина важна част от климатичните ни решения. Натам вървят нещата“, отбелязва ДеУит.

Но възникват въпроси дали малките ядрени централи ще бъдат конкурентни по отношение на разходите в ерата на възобновяемите енергийни източници. NuScale, например, цели да захранва завод, който да може да продава енергия за 55 долара на мегават час. TerraPower изгражда 345-мегаватов реактор, който ще има цена на електричеството от 50 долара за мегават час. Той може да бъде свързан към система, която съхранява топлина в разтопена сол за производството на още енергия във времена на голямо търсене. Главният изпълнителен директор Крис Левеск казва, че това ще увеличи мощността до 500 мегавата и ще намали разходите до 40 долара. Очаква се системата на TerraPower да струва 1 млрд. долара, а Левеск казва, че демонстрационна централа може да заработи до 2028 г. Този вид гъвкавост щеше да е от голяма полза, когато Калифорния остана без електричество по-рано този месец.

„Смятаме, че ще има нужда от повече такива централи“, казва Левеск.

Но вятърната енергия в голяма част от света сега струва около 44 долара за мегават час, а слънчевата енергия – 50 долара. В някои региони възобновяемата енергия ще струва под 20 долара за мегават час до края на десетилетието, сочат прогнози на BloombergNEF.

„Логиката зад строителството на малки модулни реактори няма икономически смисъл“, казва Лиман.

Промяната се случва в момент, когато САЩ изостават значително от останалите страни в строителството на големи реактори. По-голямата част от пазара сега е доминирана от Русия и Китай, а САЩ са „напълно отсъстващи“, посочи министерството на енергетиката в доклад от март и отбеляза, че това развитие е значителен удар по американските стратегически интереси.

САЩ предприемат стъпки да разрешат проблема, най-вече като отменят забрана за предоставяне на държавно финансиране за ядрени проекти в други страни, особено нововъзникващи пазари. По-голямата част от бъдещ износ на ядрени реактори ще бъдат малки модели, казва Крис Гадомски, ядрен анализатор в BloombergNEF.

„Вече няма да изнасяме големи реактори. Малките страни нямат нужда от големи реактори“, допълва той.