В Министерстве энергетики США действует Программа Передовых реакторов – ARDP, призванная помогать американской атомной промышленности продемонстрировать свои передовые конструкции реакторов в ускоренные сроки. Программа способствует созданию конкурентоспособного портфеля новых реакторов в США, которые предлагают значительные улучшения по сравнению с сегодняшними технологиями.
Усовершенствованные реакторы, отобранные в конкурсе по минимизации рисков, являются отличным представлением разнообразных конструкций, которые в настоящее время разрабатываются в Соединенных Штатах. Они варьируются от современных небольших модульных реакторов с легким водяным охлаждением до новых конструкций, в которых используются расплавленные соли и высокотемпературные газы для гибкой работы при еще более высоких температурах и более низких давлениях.
Все они имеют потенциал для конкуренции на глобальном рынке после развертывания и предложат потребителям более широкий доступ к надежному, чистому источнику энергии, на который можно положиться в ближайшем будущем для гибкой выработки электроэнергии, управления промышленными процессами и даже обеспечения питьевой водой в местах с её дефицитом.
Представление современных реакторов
Два демонстрационных проекта ARDP в настоящее время продвигаются вперед, поскольку TerraPower и X-energy активно работают со своими командами, чтобы спланировать и в конечном итоге поставить эксплуатационные реакторы в течение следующих семи лет. И, хотя в настоящее время эти проекты продолжают процесс разработки технологий, эксперты признают, что другие американские поставщики нуждаются в дополнительной финансовой, технической и нормативной поддержке для разработки своих проектов.
Многие компании не имеют доступа к инфраструктуре, объектам и компьютерным моделям, необходимым для сбора данных, необходимых для доказательства Комиссии по ядерному регулированию США (NRC), что эти реакторы работают так, как спроектированы.
Чтобы помочь снизить риск снижения развития технологий, американцы выделили 30 миллионов долларов пяти отечественным командам для решения технических, эксплуатационных и лицензионных проблем, с которыми они сталкиваются в настоящее время. Цель состоит в том, чтобы повысить готовность технологий и поддержать их в будущей демонстрации и возможному развертыванию.
Вот краткий взгляд на пять американских проектов, которые могут быть введены в эксплуатацию в течение следующих 14 лет.
Усовершенствованный ядерный реактор BWXT
Концепция проектирования усовершенствованного ядерного реактора BWXT
BWX Technologies разрабатывает переносной микрореактор, который может процветать в автономных приложениях и отдаленных районах для производства 50 мегаватт тепловой энергии для развертывания в начале 2030-х годов. Высокотемпературный газовый реактор использует другую форму топлива TRISO Министерства образования, которое содержит ядро топлива нитрида урана для более высокой производительности. Команда будет работать с Национальной лабораторией Айдахо (INL) и Национальной лабораторией Оук-Ридж (ORNL) для тестирования и квалификации топлива. Они также сосредоточатся на оптимизации новых производственных технологий, которые могут помочь сократить стоимость микрореакторов вдвое и разработать возможности, которые могут принести пользу другим передовым конструкциям реакторов в этом процессе.
eVinci TM Microreactor
Концепция дизайна микрореактора Westinghouse eVinci
Westinghouse Electric Company также стремится к разработке транспортабельного микрореактора, который может быть установлен на месте менее чем за 30 дней. Тепловой реактор мощностью 15 мегаватт использует топливо TRISO и специализированную конструкцию тепловой трубки для гибкой работы в сети или в отдаленных местах. Компания будет работать с Лос-Аламосской национальной лабораторией, INL и Техасским университетом A&M для тестирования и производства компонентов для своей тепловой трубки и замедлителя, чтобы разработать небольшую демонстрационную установку. Этот краткосрочный двухлетний проект поддерживает более масштабные усилия Westinghouse по демонстрации прототипа реактора к 2024 году, с полным коммерческим развертыванием, намеченным на середину-конец 2020-х годов.
Испытательный реактор «Hermes»
Концепция проектирования высокотемпературного реактора Kairos Power с соленым охлаждением.
Kairos Power будет работать с ORNL, INL, Научно-исследовательским институтом электроэнергетики (EPRI) и Materion Corp. для поставки Hermes — уменьшенной версии коммерческого реактора KP-FHR компании. Реактор использует конструкцию топливного галькового слоя TRISO с жидкофтористым солевым теплоносителем для эффективной передачи тепла от топлива для производства энергии. 140-мегаваттная электрическая коммерческая конструкция будет работать при более низких температурах, чем большинство современных реакторов и предлагает высокую доступность при онлайн-заправке. Ожидается, что Hermes будет введен в эксплуатацию в 2026 году и будет продемонстрирован в Оук-Ридже, штат Теннесси.
Реактор Holtec SMR-160
Проектная концепция атомной электростанции Holtec SMR-160.
Holtec сотрудничает с Kiewit Power Constructors, Framatome, Mitsubishi Electric Power Products, Western Services Corporation и INL для завершения исследований и разработок электростанций на ранней стадии, необходимых для демонстрации своего передового легководного малого модульного реактора. Электрическая конструкция емкостью 160 мегаватт может быть адаптирована для использования конденсаторов с воздушным охлаждением на вторичной стороне, что позволяет развертывать ее в самых засушливых регионах мира. Holtec обладает отличными производственными возможностями и может производить большинство компонентов прямо в Соединенных Штатах. Они планируют продемонстрировать реактор на площадке Oyster Creek в Нью-Джерси после вывода из эксплуатации этой атомной электростанции.
Эксперимент с реактором с расплавленным хлоридом
Концепция проектирования технологии реактора на быстрых нейтронах с расплавленным хлоридом TerraPower.
Southern Company стремится построить и эксплуатировать небольшой экспериментальный реактор на основе технологии быстрого реактора на быстрых нейтронах (MCFR) TerraPower. MCFR может расширятся для коммерческого использования в сети и может гибко работать на нескольких видах топлива, включая использованное ядерное топливо из других реакторов. Southern Company будет работать с TerraPower, CORE-POWER, Orano и EPRI, в дополнение к другим частным компаниям, лабораториям и университетам, для строительства первого в мире реактора на быстрых нейтронах. Технология MCFR передает тепло с невероятной эффективностью и может использоваться для хранения тепла, технологического тепла или производства электроэнергии. Эксперимент с реактором с расплавленным хлоридом будет использоваться при проектировании, лицензировании и эксплуатации демонстрационного реактора и, как ожидается, будет введен в эксплуатацию в течение следующих пяти лет.
Разработка новых концепций
ARDP планирует использовать Национальный инновационный центр реакторов в INL для эффективного тестирования и оценки этих технологий, предоставляя доступ к всемирно известным возможностям своей национальной лабораторной системы.
В дополнение к этим пяти проектам, также выделено 20 миллионов долларов на менее зрелые, но новые передовые проекты реакторов. Финансирование будет и дальше продолжаться на разработку их концепции, чтобы продемонстрировать эти перспективные реакторы к середине 2030-х годов.
Эти агрессивные сроки необходимы для того, чтобы Соединенные Штаты воспользовались преимуществами рынка передовых реакторов, который, как ожидается, будет стоить миллиарды долларов. Поэтому планируется инвестировать более 600 миллионов долларов в эти проекты в течение следующих семи лет, до получения будущих ассигнований Конгрессом.
Современные реакторы имеют потенциал для создания тысяч внутренних рабочих мест, роста американской экономики и снижения выбросов одновременно. Активно расширяя портфель реакторов, США могут восстановить своё глобальное лидерство в технологии, которую они впервые разработали.
Эксперты считают, что Соединенные Штаты имеют лучших новаторов и технологии в мире для решения своих самых насущных экологических и энергетических проблем. Они оптимистично настроены и не скрывают свои эмоции в ожидании будущих результатов, когда эти реакторы изготовят при поддержке их новой программы ARDP.
