У світі величезні проблеми з електрикою. Повертаємося до ядерних реакторів?

Ще в 2009 році Саймон Айріш, інвестиційний менеджер з Нью-Йорка, виявив спосіб, за допомогою якого, на його думку, можна було змінити світ. Айріш побачив, що країни всього світу потребують колосальній кількості проектів в області екологічно чистих джерел енергії, щоб замінити свою інфраструктуру на викопному паливі, а також забезпечити достатньо енергії, щоб задовольнити попит з боку Китаю, Індії та інших швидко зростаючих країн. Він зрозумів, що одними тільки поновлюваними джерелами, які покладаються на подих вітру і світіння сонця, не відбутися. І він також знав, що ядерна енергія, єдина існуюча форма чистої енергії, яка може заповнити прогалини, була занадто дорогою, щоб конкурувати з нафтою і газом.

Але потім, на конференції в 2011 році, він зустрів інженера з інноваційним проектом ядерного реактора, охолоджуваного розплавленою сіллю. Якщо це спрацює, подумав Айріш, це не лише дасть змогу розв'язати проблеми зі старінням ядерної енергії, а й забезпечить реалістичний шлях до відмови від викопного палива.

Айріш був настільки переконаний, що цей новий реактор стане відмінним приводом для вкладень, що присвятив йому всю кар'єру. Майже десять років по тому Айріш став генеральним директором компанії Terrestrial Energy, розташованої в Нью-Йорку. Компанії, яка очікує створити реактор на основі розплавленої солі до 2030 року.

Terrestrial не одна займається цим. Десятки ядерних стартапів з'являються там і тут, і всі вони присвячені вирішенню відомих проблем з ядерною енергетикою - радіоактивні відходи, викиди, поширення зброї і високі витрати.

Реактори, що спалюють ядерні відходи. Реактори, спроектовані знищувати ізотопи, які можна використовувати в зброю. Невеликі реактори, які можна було б недорого будувати на заводах. Ідей так багато.

Колишній міністр енергетики Ернест Моніц, радник Terrestrial, вважає, що відбувається щось нове. «Я ніколи не бачив таких інновацій в цьому сегменті», говорить він. «Це дійсно цікаво».

Інші реактори, на кшталт спроектованого Terrestrial реактора з соляним охолодженням, автоматично охолоджуються, якщо стають дуже гарячими. Вода тече через звичайні реактори, захищаючи їх від перегріву, але якщо щось зупинить цей потік - наприклад, землетрус і цунамі на Фукусімі - вода піде, не залишивши нічого, щоб зупинити розплавлення.

На відміну від води, сіль не закипає, тому навіть якщо оператори відключать системи безпеки і підуть, сіль продовжить охолоджувати систему, говорить Айріш. Сіль нагрівається і розширюється, розштовхуючи атоми урану і сповільнюючи реакцію (чим далі атоми шкоди, тим менша ймовірність того, що пролітає нейтрон розділить їх, запустивши наступний ланцюжок реакцій).

«Це схоже на каструлю на плиті, в якій варяться макарони», говорить Айріш. Незалежно від того, наскільки гаряча ваша плита, паста ніколи не буде гаряче 100 градусів Цельсія, якщо тільки вода не випарується. Поки вона присутня, вода циркулює і розсіює тепло. Однак якщо замінити воду рідкої сіллю, доведеться розігріти все це до 1000 градусів Цельсія, перш ніж ваш холодоагент почне випаровуватися.

Все це може здатися фантастикою, але це реальність. Росія виробляє електроенергію з передового реактора, який спалює радіоактивні відходи, з 2016 року. Китай побудував реактор з «гальки», який блокує радіоактивні елементи всередині графітових сфер.

У 2015 році, щоб відстежувати стартапи і проекти державного сектора, які намагаються добувати низьковуглецеву енергію за допомогою безпечного, дешевого і чистого ядерного процесу, аналітичний центр Third Way почав картировать всі передові ядерні проекти по всьому США. На карті було 48 точок тоді, а тепер 75, і вони поширюються як сарана.

«З точки зору кількості проектів, кількість людей, над ними працюють, і обсягу приватного фінансування, немає нічого, з чим можна було б порівняти, чи не повернувшись в 1960-і роки», говорить Райан Фітцпатрік, що працює над чистою енергією в Third Way.

В ті часи, коли Уолт Дісней випустив фільм «Наш друг Атом», який пропагує розвиток ядерної енергетики, коли футуристичне поняття електрики, яке «надто дешеве, щоб його міряти», здавалося правдоподібним, електротехніки планували побудувати сотні реакторів по всій території Сполучених Штатів.

Чому все це відбувається тільки зараз? Зрештою, вчені працюють над альтернативними типами реакторів з початку холодної війни, але так і не розгорнулися в повну силу. Історія передових реакторів всіяна трупами невдалих спроб. Реактор з сольовим охолодженням вперше успішно запустили в 1954 році, але США вирішили спеціалізуватися на реакторах з водяним охолодженням і ліквідувати інші конструкції.

Але щось фундаментальне змінилося: раніше не було ніякої причини у ядерній компанії випрошувати мільярди доларів на нову конструкцію в рамках федерального регулюючого процесу, оскільки звичайні ядерні реактори були прибутковими. Тепер це не так.

«Вперше за півстоліття діючі ядерні гравці терплять фінансове лихо», говорить Айріш.

Останнім часом США роблять ставку на звичайні реактори з водяним охолодженням і вона грає не найкращим чином. У 2012 році South Carolina Electric & Gas отримала дозвіл на будівництво двох величезних звичайних реакторів для виробництва 2200 МВт енергії, яких достатньо для живлення 1,8 мільйона будинків, і пообіцяла, що вони будуть запущені в 2018 році. Оплачуючи рахунки за електрику, люди побачили, що вони виросли на 18%, що, зрозуміло, призвело до затримок у будівництві реакторів. Злив в проект 9 мільярдів доларів, комунальники здалися.

Подібні історії відбуваються і за кордоном. У Фінляндії будівництво нового реактора на електростанції Олкілуото на вісім років відстає від графіка і на 6,5 мільярда доларів - від бюджету.

У відповідь ці ядерні стартапи розробляють свій бізнес, щоб уникнути жахливих перевитрат коштів. Багато з них планують побудувати стандартизовані частинок реактора на заводі, а потім зібрати їх разом, як LEGO, на будівельному майданчику. «Якщо ви можете перемістити будівництво на завод, ви зможете значно знизити витрати», говорить Парсонс.

Нові реактори також могли б знизити витрати, якби були безпечними. Звичайні реактори мають величезний ризик руйнування внаслідок плавлення, головним чином тому, що вони призначені для підводних човнів. Охолодити реактор водою, коли він знаходиться на підводному човні, досить просто, але коли реактор на суші, доводиться закачувати в нього воду, щоб охолодити. «І ця насосна система ніколи, ніколи не повинна ламатися, інакше ви отримаєте Фукусіму. Потрібна система безпеки для системи безпеки, надмірність поверх надмірності ».

Oklo, стартап з Кремнієвої долини, заснував проект свого реактора на прототипі, що не піддається руйнувань. «Коли інженери відключили всі системи охолодження, він охолов сам і потім почав резервне копіювання, після чого працював нормально», говорить Керолайн Кокран, співзасновник Oklo. Якщо ці більш безпечні реактори не потребуватимуть у всіх цих резервних системах охолодження і куполах з бетону, компанії зможуть будувати електростанції набагато дешевше.

Найчастіше технології довгий час зазнають краху, перш ніж досягти успіху: 45 років пройшло з моменту появи першої електричної лампочки до патенту Томаса Едісона на лампу розжарювання. Інженерам можуть знадобитися десятиліття, щоб втілити ідею в форму. Деяким здається, що всі ідеї передових ядерних технологій були випробувані в минулому. «Але наука просунулася вперед», кажуть вчені. «У вас набагато краще матеріали, ніж кілька десятиліть тому. Є шанси, що все вийде ».

Недавнє дослідження некомерційного проекту Energy Innovation Reform оцінює, що остання партія ядерних стартапів може поставити електроенергію за ціною 36-90 доларів за мегават-годину. Будь-які енергетичні станції, що працюють на природному газі продають електрику за ціною 42-78 доларів за мегават-годину.

У кращому випадку, ядерні станції зможуть стати ще дешевше. є прогнози

Метью Банн, ядерний експерт з Гарварда, каже, що якщо ядерна енергія буде грати роль в боротьбі зі зміною клімату, передові атомні стартапи чекає неминучий і швидкий ріст. «Щоб забезпечити десяту частину чистої енергії, яка нам знадобиться до 2050 року, нам доведеться додавати в мережу по 30 гігават щорічно», говорить він.

Це означає, що світові потрібно буде побудувати в 10 разів більше ядерної енергії, ніж це було до катастрофи Фукусіми в 2011 році. Це взагалі реально?

«Думаю, нам варто намагатися - хоч я і не оптиміст», говорить Банн, відзначаючи, що темпи, якими нам потрібно буде будувати сонячні та вітряні технології видобутку енергії, щоб відмовитися від використання викопного палива, так само складні ».

На шляху до ядерного ренесансу залишаються великі бар'єри. Будуть потрібні роки, щоб протестувати прототипи і отримати схвалення уряду в будь-якій країні.

«У кінцевому рахунку на планеті з 10 мільярдами людей, будь-яку кількість доступної і безпечної енергії - будь вона від ядерного синтезу або поділу - знайде собі застосування».