Запрос на строительство новых центров обработки данных в связи с бурным развитием систем искусственного интеллекта, по мнению представителей энергетической отрасли США, имеет смысл удовлетворять с учётом сложностей, сопровождающих расширение сетей передачи электроэнергии. Оптимально строить новые ЦОД в непосредственной близости от электростанций.

Такие заявления сделал на этой неделе генеральный директор американской энергетической компании Constellation Energy Джо Домингез (Joe Dominguez), на которого ссылается Bloomberg. Подобный подход при внедрении проектов в сфере искусственного интеллекта уже применяет Китай, и это как раз такой случай, когда США есть чему поучиться у Поднебесной. Компания Constellation Energy вовлечена в переговоры с некоторыми клиентами, которые планируют строить центры обработки данных, потребляющие несколько гигаватт электроэнергии. Их разумно строить только в непосредственной близости от генерирующих мощностей, как отметил представитель Constellation Energy.

Ещё несколько лет назад эксперты были убеждены, что ветряная и солнечная энергетика перекроют все потребности вычислительных центров страны в электроэнергии, но теперь угольные электростанции увеличивают свой жизненный цикл, рекордно увеличивается потребление природного газа для соответствующих нужд, а использование атомных электростанций уже не вызывает у активистов такого отторжения, как раньше. Фактически, Constellation Energy недавно договорилась ради нужд Microsoft вернуть в строй одну из американских АЭС в Пенсильвании. Amazon в марте решила потратить $650 млн на приобретение центра обработки данных, расположенного рядом с другой действующей АЭС. Преимущество последнего типа источника электроэнергии заключается в том, что его мощность достаточно высока и доступна круглые сутки независимо от природных явлений и погоды.

Компания Kairos Power сообщила, что приступила к строительству первого за 50 лет в США атомного реактора, работающего не на воде, а на расплаве солей. Установка в виде демонстратора будет построена к 2028 году в Ок-Ридже, штат Теннеси. Реактор не будет вырабатывать электрическую энергию — он послужит основой для проектирования полноценной атомной электростанции четвёртого поколения.

Принцип работы установки с реактором Hermes. Источник изображения: Kairos Power

Строительные работы начались 17 июля 2024 года, о чём компания сообщила на днях. Параллельно с ядерным объектом Hermes там же будет создан неядерный демонстратор ETU 3.0 для обкатки технологий и конструктивных решений без риска получить облучение. Реактор Hermes стал первым реактором четвёртого поколения, который получил разрешение на строительство от национального регулятора. Близкий ему по духу реактор четвёртого поколения компании TerraPower Билла Гейтса всё ещё ждёт такого разрешения.

Реактор Hermes в своей основе похож на запущенный в Китае ещё в 2022 году высокотемпературный газоохлаждаемый реактор с галечным слоем (HTR-PM). Только галечный слой в американском реакторе будет охлаждаться не гелием, а расплавом фторидных солей. По мнению американских инженеров, это безопаснее и эффективнее с сохранением всех остальных преимуществ реакторов с галечным слоем, включая самостоятельную (пассивную) стабилизацию активной зоны реактора в случае аварии.

Схема реактора

Топливом для такого реактора служит «галька» — шарики диаметром около 6 см с маковым зёрнышком уранового топлива внутри (это так называемые микротвэлы TRISO). Свежие шарики засыпаются в бункер активной зоны сверху и постепенно отбираются снизу после выгорания топлива. Теплоносителем в таком реакторе служат расплавы солей. Они передают тепло (585 °C) во второй контур реактора, тоже солевой, а тот нагревает воду и превращает её в пар для вращения турбины и получения электричества.

В случае аварии и отказа помпы для прокачки расплава через активную зону реактора, расплав в процессе естественной конвекции охлаждает реактор, а реакция распада автоматически затухает за счёт эффекта доплеровского уширения. Недавно в Китае провели эксперимент по имитации аварии на реакторе HTR-PM. Температура и реакция в активной зоне сами собой стабилизировались через 35 часов, а реакция распада топлива начала снижать интенсивность уже через несколько минут. Аналогичным образом будет вести себя в случае аварии американский реактор с галечным слоем.

«Hermes — ключевой шаг на пути к внедрению передовых реакторных технологий, способных изменить наш энергетический ландшафт, — сказал Майк Лауфер (Mike Laufer), генеральный директор и соучредитель Kairos Power. — Уроки, которые мы извлечём из строительства и эксплуатации этого реактора, будут бесценны для продолжения инноваций в нашей программе испытаний и ускорения прогресса Kairos Power в направлении обеспечения подлинной определенности затрат для наших клиентов».

Добавим, строительство установки Hermes поддержано грантом Министерства энергетики США на сумму $303 млн. Его завершение ожидается в 2027 году.

Три года назад в Китае был построен первый в мире атомный реактор на расплаве солей тория. Его тепловая мощность составила 2 МВт. Электричество он не производил. Эксперимент оказался удачным, что создало основу для строительства в Китае первой в мире АЭС на расплаве солей тория. Строительство АЭС и реактора тепловой мощностью 60 МВт стартует в 2025 году. Он сможет вырабатывать 10 МВт электрической мощности, что станет первым таким решением в мире.

Источник изображения: Chinese Academy of Sciences

Первый экспериментальный реактор на жидкосолевом расплаве тория был построен в США около 60 лет назад. Решение было интересным, но сложным в эксплуатации по причине высочайшей коррозии труб для транспорта солевого расплава. В США нашли это решение невыгодным и вскоре демонтировали реактор. Но выгодные стороны жидкосолевых реакторов тоже никуда не делись.

Топливо в реакторы на расплаве солей подаётся в смеси с хладагентом, которым являются сами расплавы. Такой реактор не сможет взорваться во время аварийной остановки подобно реактору на воде. Соль просто остынет без значительного выброса радиоактивного вещества, даже если возникнет прорыв первого контура. До сих пор массовое производство подобных реакторов останавливало отсутствие устойчивых к окислению при высокой температуре материалов. Построив и начав эксплуатацию 2-МВт реактора в пустыне Гоби (примерно в 120 км к северо-западу от города Увэй, провинция Ганьсу), Китай доказал, что на этом направлении возможен прорыв.

На практике были испытаны некоторые революционные технологии, включая жаропрочные сплавы, способные противостоять высоким температурам, радиации и химической коррозии. Этот небольшой реактор получил разрешение на эксплуатацию от Управления ядерной безопасности Китая в июне прошлого года и в октябре достиг критической (устойчивой) цепной ядерной реакции.

Новый и более мощный ториевый реактор тепловой мощностью 60 МВт и электрической 10 МВт будет построен недалеко от первого реактора на площадке размерами меньше футбольного поля. Расплав с топливом после прохождения активной зоны реактора будет нагревать второй контур тоже с солевым расплавом. Второй контур будет приводить в действие турбину, используя для этого углекислый газ.

Завершение строительства объекта и его сдача в эксплуатацию ожидается в 2029 году. Для Китая будет иметь немаловажное значение использование тория в качестве основного компонента топлива (туда всё равно придётся добавлять уран или другие радиоактивные материалы) — его запасов в стране хватит на 20 тыс. лет эксплуатации атомных станций на расплавах солей, тогда как своего урана у Китая на всё не хватает.

В США, кстати, тоже пытаются на новом уровне возродить тот древний проект. Этим занята компания TerraPower Билла Гейтса, которая строит реактор на расплаве солей натрия.

На первой в мире коммерческой атомной электростанции четвёртого поколения, построенной в Китае, успешно прошли испытания по аварийному отключению реактора. Пассивная система защиты не допустила расплавления активной зоны и стабилизировала температуру и реакцию за 35 часов. Никаких дополнительных действий персонала АЭС или аварийных бригад не потребовалось. Всё происходило естественным путём и не привело к порче оборудования.

АЭС «Шидаовань» с парой реакторов HTR-PM. Источник изображения: CNNC

Испытания прошли на АЭС «Шидаовань-1» (Shidaowan-1). Станция содержит два «модульных» реактора с номинальной тепловой мощностью 250 МВт(т). Оба они вращают общую турбину мощностью 211 МВт(э). За счёт добавления новых реакторов (модулей) открывается возможность работы с более мощными генераторами.

АЭС «Шидаовань-1» оснащена высокотемпературными газоохлаждаемыми реакторами с галечным слоем (HTR-PM). Активная зона таких реакторов — это несколько слоёв «гальки», представляющих собой 60-мм шарики из графита, внутри которых находится обогащённый до 8,5 % уран-235. Снаружи шарики покрыты карбидом кремния. Через этот слой продувается нагретый до 250 °C гелий, который всегда будет газообразным за пределами криогенных температур.

Аварийное отключение такого реактора не ведёт к перегреву нейтрального газа сверх рабочей температуры 750 °C. Более того, за счёт эффекта доплеровского уширения по мере аварийного разогрева топлива реакция распада затухает сама собой. Остановка всех обслуживающих реактор машин уже через несколько минут ведёт к снижению интенсивности реакции распада, тогда как обесточивание или остановка насосов на обычных водных реакторах под давлением заканчивается расплавлением активной зоны и выбросами радиоактивных продуктов распада вместе с паром и разложившейся на водород и кислород водой.

Инженеры были полностью уверены в надёжности реактора HTR-PM и пассивных систем защиты, что они впервые в мире доказали на аварийном отключении коммерческого реактора. Раньше подобный опыт был поставлен лишь на опытном реакторе HTR-PM, созданном десятилетия назад в Германии. Остановка всех систем физически не может привести к повышению температуры в активной зоне до 1600 °C, что подтвердили испытания. Загруженное в реактор топливо в виде «гальки» спокойно переносит такие температуры без разрушения. Реакция распада и температура в активной зоне стабилизировались через 35 часов после «аварии». После этого реакторы можно было снова запускать в работу как ни в чём не бывало.

На днях в штате Вайоминг начались работы по перестройке старой угольной электростанции в АЭС на малом реакторе на расплаве солей. Это первый в мире проект такого рода: малый и модульный реактор, который заменит собой угольную электростанцию. Проект реализует компания TerraPower, главным инвестором которой является Билл Гейтс (Bill Gates). Лицензия на строительство АЭС пока не выдана, но это не помешало начать работы по проекту.

Источник изображений: TerraPower

Национальный регулятор США близок в выдаче лицензии на реактор Natrium. В компании TerraPower не стали дожидаться окончательного решения и приступили к работе над инфраструктурой объекта и к некоторым базовым «неядерным» работам. На пике строительства объект обеспечит до 1600 рабочих мест. После ввода АЭС в строй, что ожидается к концу этого или в начале следующего десятилетия, около сотни сотрудников угольной электростанции будут приняты на работу на новом объекте. Всего обслуживание реактора и АЭС потребует около 250 человек персонала.

Энергетический блок (остров) начнут строить в 2025 году

В своём блоге Билл Гейтс пояснил, что реактор на расплаве солей натрия (проект Natrium) намного безопаснее и эффективнее традиционных водных реакторов. Расплав солей может без последствий поглотить любые излишки тепла от распада радиоактивного топлива, тогда как вода в данных условиях привела бы к взрыву пара. В случае аварии расплав солей просто остынет, к тому же, его не нужно перекачивать, он течёт практически сам. Наконец, буферная ёмкость для расплава соли позволяет держать в резерве излишки мощности, а это поможет компенсировать, например, колебания поставок солнечной и ветряной энергии.

Проект в штате Вайоминг подразумевает создание установки мощностью 345 МВтэ (электрической мощности). Буфер будет содержать расплав, достаточный для выработки 500 МВтэ. Температура солевого теплоносителя достигнет 900 °C. Во всём этом есть только одна проблема. Топливо HALEU для реактора Natrium и других перспективных установок приходится закупать в России. К запуску Natrium США надеется уйти от этой зависимости. По крайне мере, TerraPower с партнёрами начала процессы по созданию в США производства топлива для своих и подобных реакторов. О производстве самого сырья HALEU в США в достаточных объёмах пока не сообщается.

В понедельник 13 мая 2024 года президент США Джозеф Байден (Joseph Biden) подписал закон, который запрещает импортировать в США обогащённый уран из России. Сделано это, чтобы ускорить добычу урана на территории США с созданием всех необходимых цепочек поставок. На эти цели из бюджета будет направлено $2,7 млрд — сумма, ранее утверждённая Конгрессом. Россия поставляет в США до 25 % низкообогащённого урана и почти весь высокообогащённый.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Во вчерашнем сообщении Белого дома, который цитирует агентство Интерфакс, сказано следующее: «В понедельник, 13 мая 2024 года, президент подписал (...) "Закон о запрете импорта российского урана", который запрещает импорт необлученного низкообогащенного урана, произведенного в Российской Федерации или российским предприятием».

По данным Министерства торговли США, поставки «Росатома» закрывают до 25 % потребностей страны в этом виде топлива для АЭС. Что касается урана, обогащённого до 20 % и более (высокообогащённого), то альтернатив российскому топливу практически нет. Потребность в топливе HALEU или металлическом высокопробном низкообогащённом урановом топливе пока не очень большая, в отличие от обычного низкообогащённого урана, который регулярно требуется почти сотне реакторов в США на АЭС и в научных учреждениях. Но без топлива HALEU никакие реакторы новых поколений работать не будут. Возможно поэтому высокообогащённый уран выведен из под санкций.

Что касается низкообогащённого урана, то в США с 2020 года остановлена всякая его добыча. В последние месяцы возобновлена работа трёх шахт в Аризоне и Юте. Только стране нужны сотни таких рудников и это проблема. Множество шахт и мест захоронений отходов находятся на землях индейцев. В прошлом они сильно пострадали от последствий, связанных с загрязнением вод и облучением. Поэтому сегодня общественность настроена крайне насторожено к попыткам властей и бизнеса возобновить добычу.

Сторонники ядерной энергетики уверены, что современные технологии помогут создать защищённые и безопасные техпроцессы по разработке урановых шахт, а законодатели на всех уровнях работают, чтобы процесс, наконец-то, пошёл. В частности, разрешена работа рудника, находящегося в районе национального мемориального парка недалеко от Большого Каньона. Местные власти пытаются добиться разрешения открыть там множество новых разработок, хотя сотни старых шахт ещё не очищены от радиации и загрязнений.

«Будущее чистой энергетики нашей страны не будет зависеть от российского импорта, — заявила министр энергетики Дженнифер Гранхолм (Jennifer Granholm). — Мы инвестируем в создание безопасной цепочки поставок ядерного топлива здесь, в Соединённых Штатах».

«Росатом» считает закон о запрете импорта российского обогащённого урана «дискриминационным и нерыночным», как сообщило в своём телеграмм-канале РИА Новости со ссылкой на госкорпорацию. По факту США продолжат покупать у России урановое топливо. По крайней мере, для перспективных реакторов. Но будут делать всё возможное, чтобы рано или поздно уйти от такой зависимости.

Немецкое коммунальное предприятие Westfalen Weser сообщило о планах построить аккумуляторное хранилище энергии мощностью 120 МВт и ёмкостью 280 МВт·ч. Местом для создания хранилища выбрана бывшая атомная электростанция в Вюргассене в земле Северный Рейн-Вестфалия. Ранее для этих целей использовались в основном бывшие угольные электростанции. Об использование АЭС как площадки для размещения массивов аккумуляторов заявлено впервые.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Бывшие электростанции — угольные, атомные или другие — это практически идеальное место для создания аккумуляторных хранилищ энергии. Для этого есть уже созданная инфраструктура, подведены ЛЭП, имеются все основные лицензии. Уникальным для Германии стало сочетание таких факторов, как массовая остановка и вывод из эксплуатации АЭС в совокупности с развёртыванием электростанций на возобновляемой энергии. И было бы странно не воспользоваться открывающимися возможностями.

Атомная электростанция в Вюргассене мощностью 1912 МВт была остановлена в 1994 году. Её коммерческая эксплуатация стартовала в 1975 году. Реактору было всего 19 лет, когда его заглушили. Он не проработал и половины положенного срока. Топливные сборки и другое радиоактивное оборудование давно демонтированы. Землю под аккумуляторный проект компания Westfalen Weser получила от местных органов самоуправления на этой неделе.

Завершение строительства запланировано на вторую половину 2026 года, а общий объем инвестиций составит около €92 млн ($99,6 млн). «Мы инвестируем в накопление энергии, чтобы обеспечить безопасное и эффективное электроснабжение, поскольку производство энергии из возобновляемых источников продолжает расти», — сказал Юрген Нох (Jürgen Noch), управляющий директор муниципального предприятия.

Согласно представлениям компании, спрос на возобновляемую энергию, а также системы её хранения и распределения будет неуклонно расти. В частности, ожидается, что ёмкость аккумуляторных батарей в регионе Оствестфален-Липпе увеличится более чем в 12 раз и составит около 1 ГВт·ч, поскольку страна продолжает наращивать аккумуляторный парк.

Недавний анализ Института солнечной энергетики Фраунгофера показывает, что установленная база аккумуляторных батарей почти удвоилась в прошлом году, увеличившись с 4,4 ГВт / 6,5 ГВт·ч к концу 2022 года до 7,6 ГВт / 11,2 ГВт·ч к концу 2023 года. Институт заявил, что потребности в хранении энергии в Германии возрастут к 2030 году до более чем 130 ГВт·ч.

Ещё одна крупномасштабная система хранения планируется на площадке бывшей атомной электростанции в немецкой земле Шлезвиг-Гольштейн. PreussenElektra и её материнская компания E.ON намерены в конечном итоге разработать хранилище на 800 МВт / 1600 МВт·ч, что сделает его крупнейшим в Европе хранилищем энергии на аккумуляторных батареях. Заявка на создание хранилища на АЭС в Брокдорфе была подана в 2017 году. Электростанция прекратила работу 31 декабря 2021 года.

Руководство основанной Биллом Гейтсом (Bill Gates) компании TerraPower сообщило, что перспективную АЭС на расплаве солей натрия начнут строить в июне даже в том случае, если разрешение от регулятора не успеют получить. Станция будет строиться рядом с угольной электростанцией Naughton вблизи города Кеммерер в штате Вайоминг, США. Ещё до постройки реактора необходимы значительные инфраструктурные изменения на площадке, а технически лицензия на такие работы не нужна.

Источник изображения: TerraPower

Исполнительный директор TerraPower Крис Левеск (Chris Levesque), сообщил Financial Times, что компания в этом месяце подаст заявку на получение разрешения регулирующих органов США на строительство своего реактора, который охлаждается не водой, а расплавом солей натрия. Подача заявки ожидалась в середине 2023 года, но затем была перенесена, как и сдвинут на два года график ввода объекта в строй. Для TerraPower и других разработчиков инновационных атомных реакторов барьером стало то, что основным поставщиком HALEU-топлива для них была и остаётся Россия.

И всё же, лёд определённо тронулся. По крайней мере, для АЭС TerraPower. Эта компания уже подвергается критике со стороны конкурентов за слишком большую поддержку со стороны федерального бюджета. Так, из бюджета США на строительство объекта будет выделено минимум $2 млрд. Но разве могло быть по-другому, если один из твоих организаторов Билл Гейтс, а партнёр проекта, который будет его эксплуатировать, Уоррен Баффет?

Реактор TerraPower в какой-то мере можно считать малым модульным реактором. Для США важно в этой сфере догнать Россию и Китай, где уже есть работающие объекты, подпадающие под эту категорию. Впереди делёж рынка АЭС в Африке и не только, поэтому проекты перспективных малых реакторов будут конкурировать наиболее остро. В таких обстоятельствах поддержка федеральных властей должна только приветствоваться.

Мощность реактора TerraPower составит 345 МВтэ. Соль натрия будет разогреваться почти до 900 °C, что даст возможность лучше использовать тепло, чем при охлаждении водой. Такой высокий нагрев, кстати, позволит создать буферную зону ёмкостью 500 МВтэ на случай экстренного производства энергии. К тому же, соль не способна создать достаточно энергии для взрыва в случае аварии, что делает солевые реакторы намного безопаснее, а экономия на средствах обеспечения безопасности сделает строительство подобных АЭС в два раза дешевле, чем АЭС с водяным охлаждением.

Если заявленные сроки будут соблюдены, то ввод АЭС на расплаве солей натрия в строй состоится в 2030 году или чуть позже. Это на два года позже первоначальных планов, но такие проекты могут задерживаться и на дольше.

К сожалению, компания не озвучила ожидаемую стоимость электричества, вырабатываемого «натриевым» реактором. Другой перспективный проект малого ядерного реактора компании NuScale в ноябре прошлого года был внезапно свёрнут в США по причине повышения проектной стоимости производимой им энергии на 50 %. Поэтому проекты NuScale будут продвигать в Эстонии, Польше, Румынии, Болгарии и на Украине. Но это уже другая история.

Пока основными источниками «зелёной» электроэнергии для транспорта пытаются выступать солнечные и ветровые электростанции, но они сильно зависимы от погоды. Поддерживаемый Honda израильский стартап NT-Tao надеется в следующем десятилетии вывести на рынок транспортируемые термоядерные реакторы, которые смогут питать зарядные станции для электромобилей в районах с неразвитой наземной энергетической инфраструктурой.

Источник изображения: NT-Tao

Термоядерный реактор, разрабатываемый NT-Tao, будет занимать пространство стандартного морского контейнера, но при этом выдавать до 20 МВт электроэнергии. По замыслу Honda, при подключении такой транспортируемой электростанции к зарядной станции можно одновременно снабжать электроэнергией до 1000 электромобилей. Тем более, что описываемый термоядерный реактор не должен выделять парниковых газов, и от погоды его функционирование тоже не будет зависеть.

Такая маленькая электростанция мощностью 20 МВт будет стоить от 70 до 100 млн долларов, как поясняют представители NT-Tao. Правда, получить к ним доступ клиенты смогут не ранее следующего десятилетия, когда такие энергетические установки начнут поставляться на рынок. Демонстрационные образцы должны появиться к 2029 году. Honda и другие инвесторы уже вложили в этот израильский стартап $28 млн.

По оценкам разработчиков, себестоимость 1 кВт‧ч генерируемой таким способом электроэнергии будет варьироваться от 6 до 13 американских центов. Такие источники электроэнергии можно использовать и для обособленных центров обработки данных или предприятий. Наличие мощных линий энергоснабжения поблизости в этом случае перестаёт быть определяющим положение объекта фактором.

Коммунальное предприятие Utah Associated Municipal Power Systems сообщило об отмене соглашения по строительству в США первого малого модульного реактора (SMR) по проекту компании NuScale. Отмена последовала после заявления разработчика о повышении цен на вырабатываемое SMR электричество на 53 % и о неготовности клиентов выкупать всю произведённую реакторами электроэнергию.

Рендер внешнего вида малой АЭС будущего. Источник изображений: NuScale

Группа клиентов UAMPS соглашалась выкупать до 80 % электроэнергии, вырабатываемой малым реактором, с чем NuScale не готова была смириться. Кроме того разработчик обещал электричество по $58 за 1 МВт·ч. Теперь NuScale говорит о повышении цен на вырабатываемую малыми модульными реакторами проекта электроэнергию на 53 % или до $89. Стороны не смогли найти компромисс и расторгли договор. NuScale выплатит коммунальщикам компенсацию в размере $49,8 млн и наблюдает сейчас за падением курса собственных акций (к сегодняшним торгам они подешевели на 27 %).

Малый модульный реактор компании VOYGR NuScale первым получил лицензию на реализацию проекта SMR в США. Его собирались строить на базе Национальной лаборатории в Айдахо. Комплекс состоял бы из шести SMR мощностью 77 МВт каждый. Реактор VOYGR работает и устроен подобно типичным большим атомным реакторам деления и отличается от них только размерами. Это должно позволить изготавливать реакторы на заводе без сложных работ на месте установки. Иначе говоря, такие проекты должны быть дешевле и реализоваться быстрее.

Макет модуля SMR в разрезе

Подобный подход, о чём предупреждали эксперты, сделает вырабатываемую SMR электроэнергию дороже, а количество радиоактивного мусора увеличит в десятки раз. Как видим, первое предсказание сбылось, а второе пока под вопросом. Проверить другое предсказание могут в Европе. У NuScale уже есть договорённость построить реакторы VOYGR в большом количестве в Польше, Румынии, Болгарии и на Украине.

На конференции TopFuel 2023 в китайском городе Сиане российские специалисты представили топливную сборку для легководных реакторов западного дизайна PWR. В Китае таких реакторов большинство и Россия, как минимум, может стать поставщиком в Поднебесную не просто сырья (урана), а топливных сборок — готовой высокотехнологичной продукции, которой на самом деле нет аналогов с перспективой стать поставщиком едва ли ни для любого реактора в мире.

Источник изображения: «Росатом»

По данным «Росатома», сегодня каждый шестой энергетический реактор в мире работает на топливе российского производства. С 90-х годов прошлого века компания Westinghouse начала предпринимать попытки создать собственный аналог топлива для реакторов советского и, позже, российского дизайна. Сразу зайти со стороны европейского рынка не получилось из-за ненадлежащих рабочих характеристик американского топлива, но прогресс был достигнут на Украине и сегодня, с учётом украинского опыта и благодаря санкционному отсечению России от ЕС, компания Westinghouse начала активно заключать контракты на поставку топливных сборок для АЭС на базе российских проектов в Европе.

«Росатом», со своей стороны, тоже создал основу для поставки топливных сборок для реакторов Westinghouse и подобных. Основным преимуществом российского топлива «западного образца» считается полная независимость цепочек поставок. Процесс от начала до конца проводится в России с соблюдением всех технологических требований. Но и это не всё. Представленные российскими разработчиками топливные сборки имеют усовершенствования, которые позволяют топливу «гореть» дольше и с большей эффективностью.

Иными словами, российская альтернатива позволяет реже проводить процедуру загрузки реактора и открывает возможность работать под усиленными нагрузками. Тем самым эти сборки позволяют вырабатывать более дешёвое электричество, что ещё сильнее подчёркивает статус атомной энергетики, как «зелёной».

Сборки западного образца создаются на базе топлива российского дизайна ТВС-Квадрат (TVSK). Производство сборок топлива «ТВС-Квадрат» развёрнуто на Новосибирском заводе химконцентратов (ПАО «НЗХК», предприятие Топливной компании Росатома «ТВЭЛ»). Сборки прошли полный цикл испытаний в 2020 году в реакторе PWR-900 на энергоблоке № 3 АЭС «Рингхальс» в Швеции. После отработки их направили на независимую экспертизу в научный центр Studsvik в Швеции для проведения послереакторных исследований. Осенью 2021 года центр дал положительную оценку образцам. К сборкам российского производства, отработавшим на «западном» реакторе, не было никаких претензий.

«Топливо TVSK даёт операторам АЭС уникальные преимущества: повышение производственных показателей энергоблоков на базе апробированных решений, повышение эксплуатационной безопасности — и всё это вместе с повышением устойчивости цепочек поставок топлива благодаря полностью независимым техническим решениям Росатома», — подчеркнул руководитель проекта группы программы ТВС-Квадрат АО «ТВЭЛ» Илья Ушмаров.

Главный конструктор реакторных установок атомных станций малой мощности (АСММ) Денис Куликов сообщил, что серийное производство малых АЭС «Шельф-М» мощностью 10 МВт должно начаться с 2032 года. Одна установка «Шельф-М» в течение 60 лет обеспечит подачу электрической мощности 10 МВт и тепловой мощности 35 МВт, и таких модулей может быть несколько, что позволяет гибко масштабировать установки. Тепло и энергия придут во все медвежьи уголки страны.

Вариант устройства реактора «Шельф-М». Источник изображения: Страна Росатом

«В следующем году мы завершаем разработку технического проекта реакторной установки и основного оборудования энергоблока. До 2026 года должны пройти ресурсные испытания основных узлов и элементов конструкции, а к 2027-му планируется начать поставку оборудования на площадку. Работы там должны стартовать заранее, возможно, уже в следующем году», — отметил Куликов, которого процитировали РИА Новости.

Первый атомный энергоблок с реактором «Шельф-М» построят в Якутии в районе золоторудного месторождения Совиное, лицензией на разработку которого владеет Эльконский ГМК — «дочка» горнорудного дивизиона «Росатома». Согласно плану, ввод энергоблока в эксплуатацию запланирован на 2030 год. Эксплуатация блока позволит подготовиться к серийному производству модулей, выпуск которых обещает начаться с 2032 года.

Размеры «Шельф-М» составляют 11 м в длину (диаметр реактора — 8 м). Вес полностью подготовленного модуля вместе с реакторной установкой достигает 370 тонн, что допускает его перевозку с одной площадки на другую, например, на барже. Проект является одним из самых маломощных среди будущих предложений в классе малых российских АЭС. Следующей по мощности ступенькой станет АЭС на реакторе РИТМ-200Н (55 МВт). Установку создадут в якутском поселке Усть-Куйга для Кючусского золоторудного месторождения (2024 — год начало строительства, ввод — до 2030 года). Для совсем скромного потребления будет предложен реактор проекта «Елена АМ» мощностью до 400 кВт. Тем самым Россия будет иметь весь спектр реакторных установок для любых нужд.

15 апреля Германия закрывает три последние атомные электростанции в стране. Закрытие планировалось осуществить в конце 2022 года, но в связи с прекращением поставок газа по «Северным потокам» канцлер Германии Олаф Шольц единоличным решением продлил работу АЭС до 15 апреля 2023 года. С завтрашнего дня Германия формально станет страной без мирного атома, но на этом история с АЭС не закончится. Это наследие придётся хранить очень долго.

Источник изображения: Pixabay

Первый в Германии план по постепенному отказу от ядерной энергетики провёл в 2002 году тогдашний министр охраны окружающей среды Германии и представитель партии «зелёных» Юрген Триттин (Jürgen Trittin). Сегодня Триттин по-прежнему является членом Бундестага от партии «зелёных».

«Да, это важный день, потому что он завершает историю, а именно историю гражданского использования ядерной энергии, — сказал он, комментируя окончательное закрытие АЭС на этой неделе. — Но это не конец ядерной энергетики в Германии, мы всё еще имеем дело с тем фактом, что нам придется безопасно хранить самые опасные в мире отходы в течение миллиона лет».

Завершающие работу реакторы, как и реакторы остановленных два года назад атомных электростанций, потребуют годы поддержки до полной физической остановки. Это означает, что пять, десять и больше лет реакторы и сопутствующее оборудование придётся поддерживать в рабочем состоянии, тратя на них энергию и ресурсы.

На АЭС останется обслуживающий персонал пусть не в полном объёме, но в достаточном количестве, которому надо будет платить заработную плату. Затем предстоит утилизация радиоактивного топлива и «фонящего» оборудования, что также потребует серьёзных затрат и, наконец, всё это придётся очень и очень долго хранить под надлежащей защитой. Проще говоря, на этом история с АЭС в Германии не заканчивается, а переходит в новую фазу. Возможно, не такую опасную, как в случае угроз со стороны действующих реакторов, но тоже требующую к себе повышенного внимания.

После 2002 года направленная на постепенный отказ от АЭС в Германии политика была смягчена. Но всё снова изменилось после аварии на АЭС «Фукусима» в 2011 году в Японии. Тогдашний канцлер Ангела Меркель (Angela Merkel) приняла решение покончить с атомной энергетикой в Германии.

Следует сказать, что после нового года и до конца марта в Германии не утихали споры по поводу продления сроков эксплуатации или остановки оставшихся АЭС. Но в конце марта министр охраны окружающей среды Германии Штеффи Лемке (Steffi Lemke) из партии «зелёных» всего несколькими словами положила конец спору, который держал страну в напряжении в течение многих лет: «Риски ядерной энергетики в конечном итоге не поддаются контролю; вот почему отказ от ядерной энергетики делает нашу страну более безопасной и позволяет избежать увеличения количества ядерных отходов».

История мирного атома в Германии началась 17 июня 1961 года. Немецкая атомная электростанция впервые подала электроэнергию в сеть на АЭС «Каль» в Баварии. Много позже в лучшие годы электросети Германии в общей сложности обслуживало 19 блоков АЭС, поставляя до трети необходимых стране мощностей. Протесты против работы АЭС в стране были в 70-е и 80-е. Всплеск активности противников атомных электростанций подстегнула авария на Чернобыльской АЭС в СССР. Однако тогдашние власти Германии оставались непреклонны в отношении атомных электростанций.

Спустя 22 596 дней с тех событий и после жарких споров последние три немецкие атомные электростанции, все ещё находящиеся в эксплуатации, будут, наконец, остановлены, подытоживает DW.

Другие европейские страны намного раньше Германии начали отказываться от ядерной энергетики. Первой была Швеция, вскоре после Чернобыля заявившая о постепенном прекращении использования атомной энергии, как и Италия, которая после этой катастрофы тоже решила закрыть две свои атомные электростанции. На сегодняшний день только Италия оставила давнее категорическое решение в силе, тогда как Швеция отменила постепенный отказ от атомной энергетики ещё в 1996 году. Сегодня она располагает шестью атомными электростанциями, которые производят около 30 % необходимой стране электроэнергии.

Другие европейские страны, например, Нидерланды и Польша планируют расширить или вообще создать новые ядерные энергетические платформы. Бельгия, в свою очередь, отложила запланированный ранее постепенный отказ от использования атомной энергии. Франция, имея 57 реакторов, всегда была ведущей страной Европы в области ядерной энергетики, и таковой она намерена оставаться в будущем. В целом, 13 из 27 стран ЕС намерены использовать атомную энергетику в ближайшие годы, причем некоторые из них расширят свои мощности.

По мнению ряда немецких профильных организаций, прекращение использования атомной энергии в Германии не является хорошей идеей, учитывая энергетический кризис. Нехватку электрической энергии от остановленных АЭС компенсируют запуском электростанций на ископаемом топливе, что в свете ненадёжности поставок ресурсов, климатической политики и дороговизны энергоносителей «не может не вызывать доверия», как выразились в KernD. «Ни в какой энергии, кроме атомной, нет смысла, если необходимо наращивать энергетику», — сказали в организации.

По данным Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ), в настоящее время в мире действуют 422 ядерных реактора, средний возраст которых составляет около 31 года. В то же время МАГАТЭ утверждает, что нет никаких признаков того, что ядерная энергетика переживает ренессанс: «Пик производства атомной энергии пришелся на 1996 год — 17,5 %, а в 2021 году этот показатель упал ниже 10 % — самый низкий за последние четыре десятилетия».

И всё же, Китай, Россия и Индия, в частности, планируют строительство новых атомных электростанций. Китай хочет построить еще 47 станций и уже производит больше ядерной энергии, чем Франция. Но АЭС будут появляться не только в развивающихся странах. Даже Япония хочет вернуться к использованию атомной энергии, несмотря на землетрясение и цунами 2011 года, которое привело к катастрофе на АЭС «Фукусима» и проблемах на других АЭС.

В последние годы некоторые реакторы в Японии были возвращены в строй. Теперь японское правительство приняло решение построить новые реакторы и позволить старым работать до 70 лет. «Мы должны полностью использовать ядерную энергию», — недавно заявил как отрезал премьер-министр Фумио Кисида (Fumio Kishida). Опросы показывают, что, несмотря на длительный период сопротивления, поддержка использования АЭС среди населения Японии постепенно растет. Но для Германии в этом вопросе поставлена точка. По крайней мере, с позиций действующей власти.

Специалисты Массачусетского технологического института провели углублённое моделирование сценариев загрязнения воздуха в США и его влияния на здоровье и жизни граждан. Рассматривались три сценария работы энергосистемы страны: как есть, с расширенным использованием возобновляемых источников в паре с АЭС и без атомных электростанций, но с ТЭЦ на угле и газе, а также с возобновляемыми источниками. Оказалось, что полный отказ от АЭС приведёт к загрязнению воздуха и погубит тысячи жизней.

Источник изображения: Pixabay

Сегодня США имеют больше всего активных ядерных реакторов в мире: 92 штуки. АЭС вырабатывают около 20 % электрической энергии в стране. Проблема в том, что подавляющему большинству реакторов свыше 50 лет и их вскоре надо либо останавливать, либо сертифицировать для продления сроков эксплуатации. Сейчас это вопрос острой дискуссии в обществе и в политике. Учёные из MIT решили с цифрами в руках оценить тот или иной выбор и сделать это наиболее наглядным образом: как изменения повлияют на здоровье и жизни людей.

Компенсировать нехватку электричества в случае полной остановки АЭС можно только за счёт сжигания угля, нефти или газа. Это приведёт к дополнительным выбросам парниковых газов и, в целом, к загрязнению атмосферы. Загрязнение и изменение климата приведёт к 5200 преждевременным смертям каждый год с момента полного отказа от атомной энергетики. Особенно это коснётся Восточного побережья, где сейчас много АЭС и работу которых придётся заменять электростанциями на ископаемом топливе. Остроту проблеме придаёт тот факт, что вблизи электростанций на ископаемом топливе в основном проживают афроамериканцы и умирать они начнут первыми.

Если стране удастся к 2030 году достичь ранее поставленных климатических целей и, в частности, довести выработку энергии из возобновляемых источников до значительных величин, то остановка АЭС хотя и ухудшит ситуацию, то не так сильно и не во всех регионах страны. В таком случае уровень преждевременных смертей в отдельных районах США будет достигать 260 человек в год. Эти смерти по-прежнему будут обусловлены электростанциями на ископаемом топливе, которые будут компенсировать нехватку электричества с закрытием АЭС.

«В дебатах о сохранении атомных электростанций, качество воздуха не было в центре внимания, — говорят авторы исследования. — Мы обнаружили, что загрязнение воздуха от электростанций, работающих на ископаемом топливе, настолько пагубно, что всё, что его увеличивает, например, остановка атомной станции, будет иметь существенные последствия, причем для некоторых людей в большей степени, чем для других».

Специализирующаяся на добыче биткоинов американская компания TeraWulf первой в стране запустила майнинговую ферму, на 100 % работающую от атомной энергии. Речь идёт об объекте Nautilus Cryptomine в штате Пенсильвания — ферма насчитывает 8 тыс. майнеров. Общая мощность этого совместного с компанией Cumulus Coin объекта составляет 200 МВт.

Источник изображения: terawulf.com

Доля TeraWulf на объект пока составляет 50 МВт — в полной мере она будет задействована в мае, а на начальном этапе компания запустила 8 тыс. майнеров, дающих суммарную производительность около 1 Эхеш/с. В ближайшие недели TeraWulf развернёт на Nautilus ещё 8 тыс. устройств, чтобы выйти на показатель в 1,9 Эхеш/с. В перспективе компания также собирается увеличить свою долю на объекте ещё на 50 МВт.

Майнинг биткоина с прямым питанием от АЭС чрезвычайно выгоден, поскольку атомная энергетика предлагает один из самых низких на рынке тарифов на электричество, сообщил глава и председатель совета директоров TeraWulf Пол Прагер (Paul Prager). В ближайшие пять лет стоимость 1 кВт·ч для компании составит всего $0,02. Компания располагает ещё одним объектом под названием Lake Mariner в Нью-Йорке — она владеет им единолично, и на этом объекте скоро будет введён в эксплуатацию новый корпус, в результате чего потребляемая мощность возрастёт до 110 МВт. В общей сложности в начале II квартале у TeraWulf будут работать 50 тыс. майнеров, потребляющих 160 МВт с общей производительностью 5,5 Эхеш/с.