General Atomics Electromagnetic Systems (GA-EMS) сообщила, что стала первой, кто испытал ядерное ракетное топливо в условиях максимально приближённых к эксплуатационным. Топливные сборки подверглись на стенде воздействию агрессивной водородной среды при нагреве до 2326 °C в течение 20 мин. Такое время ядерный ракетный двигатель работает при разгоне и соответственно создаёт максимальную нагрузку на топливо. Сборки GA-EMS не расплавились и остались неповреждёнными.

Источник изображения: GA-EMS

Известно, что военные США в рамках программы DARPA DRACO заключили контракт с компанией Lockheed Martin на сумму $499 млн на разработку ракеты на тепловом ядерном двигателе (NTP). Такой двигатель работает на нагреве рабочего тела, подаваемого в активную камеру реактора. В качестве рабочего тела выбран водород. Ядерная реакция распада будет нагревать водород, и использовать его выброс из сопла для создания реактивной тяги. Ядерное топливо в таких условиях будет подвергаться агрессивному воздействию перегретого водорода и необходимо заранее знать, как долго оно сможет оставаться рабочим.

Тестирование проводилось на установке CFEET в Центре космических полетов NASA имени Маршалла (MSFC). Как утверждают в GA-EMS, компании неизвестно о других случаях подобной проверки — они были первыми. На стенде топливо было подвергнуто шести 20-минутным термическим циклам. Каждый из циклов соответствует режиму полной тяги теплового ядерного двигателя. При этом в камеру с топливом подавался нагретый до 2326 °C водород. Проверка показала, что после всех испытаний топливные сборки оказались неповреждёнными и не получили дефектов.

«Недавние результаты испытаний являются важной вехой в успешной демонстрации конструкции топлива для реакторов NTP, — сказал Скотт Форни (Scott Forney), президент GA-EMS. — Топливо должно выдерживать экстремально высокие температуры и воздействие горячего газообразного водорода, с которыми обычно сталкивается реактор NTP, работающий в космосе. Мы очень воодушевлены положительными результатами испытаний, доказывающими, что топливо способно выдерживать такие условия эксплуатации, что приближает нас к реализации потенциала безопасных и надёжных ядерных тепловых двигателей для полётов к Луне и в дальний космос».

Потенциал ядерных ракетных двигателей таков, что он позволит долететь до Марса за 45 суток, тогда как ракета на классическом жидкостном ракетном двигателе будет добираться до Красной планеты 6–7 месяцев, что, скажем прямо, крайне опасно для здоровья экипажа. Сокращение времени в пути обещает в принципе изменить подход к осуществлению космических миссий.

Компании Ad Astra и Space Nuclear Power Corporation объединили усилия по созданию комбинированной ядерно-электрической силовой установки для ускорения полётов по Солнечной системе. Плазменной двигательной установкой занимается Ad Astra, а источником энергии на распаде ядер — SpaceNukes. Испытания прототипа ожидаются в конце десятилетия с началом коммерциализации к середине 30-х годов, что позволит резко сократить время полёта к Марсу и дальше.

Источник изображений: techspot.com

Проектированием систем электрического (плазменного) ракетного двигателя VASIMR компания Ad Astra занимается более 20 лет. Двигатель VASIMR или магнитоплазменная ракета с переменным удельным импульсом (variable specific impulse magnetoplasma rocket) как и любой другой ионный ракетный двигатель работает за счёт использования мощных электромагнитных полей для ионизации и ускорения топлива (рабочего тела), создавая высокоскоростной плазменный выброс.

Плазменные или ионные двигатели экономичны, но их тяга очень низкая. Проблему со слабой тягой может решить мощный источник питания от выбора которого, кстати, ионные двигатели не зависят — подойдёт любой. Для двигателя VASIMR требуются источники питания мощностью в несколько сотен киловатт. Прототип VASIMR VX-200, например, требует 200 кВт входной мощности. Подобную и более высокую мощность не смогут обеспечить ни радиоизотопные источники питания, ни солнечные батареи — энергетическая основа современной космонавтики.

Теперь поддержку Ad Astra решает оказать компания SpaceNukes. В 2018 году она показала прототип портативного космического ядерного реактора мощность 1 кВт и пообещала представить 10-кВт источник электричества с продолжительностью работы не менее 10 лет. Объединение усилий позволит создать интегрированную силовую ядерно-электрическую установку для космических кораблей. Если планы компаний будут воплощены в жизнь, то появится возможность достичь Марса и вернуться обратно за считанные месяцы, вместо примерно двух лет, как это возможно с использованием современных двигателей на химическом топливе.

Meta✴ Platforms подтвердила своё намерение использовать ядерную энергетику для питания собственных центров обработки данных в США. По данным источника, компания готова принять предложение о сотрудничестве от компании, работающей в сфере ядерной энергетики, с целью добавить к уже имеющимся мощностям от 1 до 4 гигаватт энергии к началу следующего десятилетия.

Источник изображения: Bermix Studio/Unsplash

В сообщении сказано, что Meta✴ продолжает искать партнёров, имеющих опыт работы с «малыми модульными реакторами (SMR), либо с более крупными ядерными реакторами». Отмечается, что компания «географически независима» в отношении местоположения потенциальных ядерных объектов. Ранее в этом году Meta✴ уже планировала построить в США «атомный» ЦОД, но от этого проекта пришлось отказаться из-за того, что в районе потенциального строительства ядерного объекта обитает редкий вид пчёл.

«Поскольку инновации приносят значительные технологические достижения во всех секторах и поддерживают экономический рост, мы считаем, что ядерная энергетика может помочь обеспечить надёжную базовую мощность для поддержки растущих потребностей электросетей, которые питают наши центры обработки данных (физическая инфраструктура, на базе которой работают платформы Meta✴), а также окружающие их сообщества», — говорится в заявлении компании.

Meta✴ — не единственная крупная технологическая компания, которая стремится использовать ядерную энергетику для реализации своих амбиций в сфере искусственного интеллекта. Не так давно Google объявила о подписании соглашения, в рамках которого на территории США будет построено несколько реакторов с целью получения 500 мегаватт энергии. Ранее в этом году Microsoft заявила о желании возродить атомную электростанцию в Пенсильвании, чтобы стимулировать развитие ИИ-технологий.

Amazon объявила о трёх новых соглашениях на проектирование и строительство малых модульных реакторов (Small Modular Reactor, SMR). Эти ядерные реакторы значительно меньше традиционных, что позволяет быстрее их строить и размещать ближе к потребителю. Microsoft и Google также недавно сообщили о подобных инвестициях в ядерную энергетику.

Источник изображения: Amazon

Один из проектов Amazon подразумевает разработку четырёх SMR совместно с Energy Northwest, вашингтонским консорциумом государственных коммунальных предприятий. Первоначальная генерируемая мощность составит около 320 мегаватт с потенциалом до 960 мегаватт. Одновременно заключено соглашение с компанией X-energy — разработчиком передовой конструкции ядерного реактора для проекта Energy Northwest.

На противоположном побережье США Amazon совместно с коммунальной компанией Вирджинии Dominion Energy изучает возможность постройки SMR вблизи существующей атомной электростанции. Это обеспечит дополнительную генерацию порядка 300 мегаватт электроэнергии.

Amazon утверждает, что эти проекты создадут новые рабочие места, например, соглашение с Energy Northwest приведёт к созданию 1000 временных рабочих мест на время строительства и около 100 постоянных рабочих мест после запуска реактора.

Этим летом Amazon объявила, что достигла своей цели по обеспечению соответствия своего потребления энергии возобновляемым источникам энергии на семь лет раньше, чем планировала. Однако некоторые сотрудники Amazon и эксперты по охране окружающей среды обвинили компанию в «искажении правды». Они утверждают, что объекты солнечной и ветровой энергетики используются всей энергосистемой, а не только Amazon.

Google объявила о подписании соглашения со стартапом в области ядерной энергетики Kairos Power о строительстве небольших реакторов для снабжения электроэнергией своих центров обработки данных. В рамках соглашения компания получит 500 МВт безуглеродной электроэнергии — сейчас спрос на источники питания для ЦОД и ИИ резко вырос.

Источник изображений: youtube.com/@Google

Новые электростанции, сообщили в Google, должны быть введены в эксплуатацию к концу десятилетия. Пока отсутствует ясность, будут ли объекты компании подключаться напрямую, то есть «вне счётчика», или электроэнергия будет подаваться в общую сеть. Google следует примеру Microsoft и Amazon, которые для удовлетворения своей потребности в электроэнергии обратились к ядерной энергетике. В марте Amazon сообщила о намерении построить в штате Пенсильвания ЦОД и напрямую подключить его к близлежащей АЭС; Microsoft в сентябре договорилась с Constellation Energy о перезапуске реактора в Three Mile Island, который был закрыт в 2019 году.

Если Kairos уложится до 2030 года, она опередит собственные прогнозы — ещё в июле компания планировала запустить коммерческую эксплуатацию своих объектов к началу 2030-х годов. Но ей придётся состязаться со стартапами, которые выбрали направление термоядерного синтеза — они намереваются запустить промышленные электростанции до 2035 года. Kairos — стартап, который специализируется на малых модульных ядерных реакторах (SMR), которые обещают удешевить и ускорить строительство атомных электростанций. Большинство существующих АЭС представляют собой масштабные объекты, вырабатывающие от 1000 МВт, но их проектирование занимает годы, а строительство требует десятилетий. В 2023 и 2024 годах в американской Джорджии были введены в эксплуатацию блоки Vogtle 3 и 4 — до этого новый объект был запущен лишь в 2016 году; запуск блоков запоздал на семь лет, а бюджет был превышен на $17 млрд.

Стартапы в области SMR пытаются сделать строительство ядерных реакторов быстрее и дешевле, используя методы массового производства, что способствует сокращению затрат и ускорению строительства. Kairos, вдобавок, предлагает охлаждать реакторы не водой, а расплавленными солями фторида лития и фторида бериллия; компания также получила одобрение на строительство демонстрационного реактора мощностью 35 МВт. Однако пока коммерческие SMR ещё не введены в эксплуатацию, их экономика остаётся в значительной степени непроверенной. Конструкции Kairos на основе расплавленных солей ещё предстоит доказать свои преимущества перед водяным охлаждением, за которым стоят десятилетия опыта.

Важным аспектом остаётся и общественное мнение: 56 % американцев поддерживают ядерную энергетику, а 44 % остаются её противниками, согласно данным Pew Research. Этот показатель может измениться, когда будут выбраны места для установки реакторов: респондентов спрашивали о перспективах отрасли в целом, но не предупреждали, что реакторы могут появиться неподалёку от населённых пунктов. Намного больше людей поддерживают ветровую и солнечную энергетику — они доступны уже сегодня и обходятся дешевле, чем новые АЭС.

Британская компания Rolls-Royce представила первые детали о своём микрореакторе следующего поколения, который будет сочетать инновационные технологии и урановое ядро, окружённое множественными защитными слоями. Разработка может кардинально изменить подход к производству энергии.

Источник изображений: Rolls-Royse

Согласно информации, предоставленной компанией на своём веб-сайте, микрореакторы, как и малые модульные реакторы (SMR), используют передовые ядерные технологии, являясь частью «ядерного портфеля» Rolls-Royce. Однако предназначены эти системы для разных задач.

Как сообщает издание Tweak Town, микрореактор Rolls-Royce сможет генерировать от 1 до 10 МВт энергии, а благодаря своей компактности станет мобильным источником питания. Система поместится всего в нескольких транспортных контейнерах, так что, по сути, можно говорить о передвижном современном ядерном генераторе. Компания сравнивает его с малым модульным реактором, который вырабатывает 0,5 ГВт мощности и работает со стационарной площадки размером примерно с два футбольных поля.

Подчёркивается, что микрореактор предложит высокую удельную мощность, которая позволит ему эффективно, гибко и устойчиво обеспечивать широкий спектр операционных потребностей. Он сможет обеспечивать подачу электроэнергии и тепла по требованию. При этом ключевым преимуществом является его масштабируемость, благодаря которой агрегат легко можно транспортировать по железной дороге, морем и даже отправить в космос, делая его универсальным и надёжным источником энергии. В нём будет применяться безопасное топливо, а внутри ядра каждая порция урана окружена несколькими защитными слоями, что позволяет выдерживать даже самые экстремальные условия.

Rolls-Royce предлагает четыре сценария применения своей разработки: для обороны, для обеспечения энергетической безопасности в отдалённых гражданских районах, для промышленных зон и в космосе. Любой из этих сценариев может стать «переломным для нашей цивилизации», считает компания.

Также микрореактор может быть использован для центров обработки данных искусственного интеллекта, которые потребляют невообразимое количество энергии. Те же полупроводниковые компании, такие как TSMC и Intel, смогут использовать реактор для решения массы проблем, связанных с электроэнергией и подачей воды для охлаждения оборудования, что, в целом, открывает новые возможности для развития технологий.