Prošle nedelje, i Google i Amazon su objavili sporazume sa kompanijama koje razvijaju male modularne reaktore. Ovi reaktori bi proizvodili manje energije od trenutnih, a mnogi dizajni uključuju različite vrste goriva ili rashladnih sredstava, kao i dodatne sigurnosne funkcije.
Ova saopštenja su povećala interes za male modularne reaktore, koji su privukli sve veću pažnju u poslednjim godinama, zbog potrebe za čistom energijom koja neće doprineti klimatskim promenama. Pojavile su se razne kompanije koje rade na razvoju, nudeći različite dizajne za male modularne reaktore.
„Ako spojite potrebu za stabilnom energijom sa potrebom za čistom energijom i pojavom ovih novih dizajna, dobijate veliki porast interesovanja,“ kaže nuklearni inženjer Katlin Haf sa Univerziteta Ilinois u Urbana-Šampejnu.
Istovremeno, američka vlada podržava razvoj malih modularnih reaktora, dodatno podstičući interesovanje.
Šta je budućnost ovog potencijalno novog nuklearnog doba? Razmotrićemo najvažnija pitanja o tome kako i zašto nuklearni reaktori postaju manji.
Šta su mali modularni reaktori?
Komercijalni reaktori u Sjedinjenim Američkim Državama obično proizvode oko milijardu vati električne energije. Mali modularni reaktori proizvodili bi manje od trećine tog iznosa.
Tradicionalne nuklearne elektrane zahtevaju ogromna početna ulaganja, što je godinama usporavalo izgradnju novih reaktora u Sjedinjenim Američkim Državama. Prva nova reaktorska postrojenja izgrađena u zemlji posle 30 godina — dva reaktora u Vejnsboru, Džordžija, koja su počela sa radom 2023. i 2024. godine — koštala su oko 30 milijardi dolara, uz višegodišnje kašnjenje i znatno premašene troškove.
Širenje nuklearne energije kao ekološko rešenje
Prelaskom na manje reaktore, kompanije i donosioci politika žele da podstaknu širenje nuklearne energije, koja se promoviše kao izvor pouzdane energije bez emisije gasova staklene bašte.
Pored toga, manji reaktori proizvode manje zaostale toplote, što olakšava uklanjanje toplote u slučaju nesreće, pojednostavljujući sigurnosne sisteme.
Sa manjim reaktorima, kaže Haf, lakše je proizvoditi komponente van gradilišta, u fabrici, i dopremiti ih tamo gde su potrebne, umesto da se izrađuju od sirovih materijala na licu mesta. „Što više možete da pravite ove reaktore kao avione, a ne kao aerodrome, to će generalno biti jeftinije.“
Šta podstiče interesovanje za ove reaktore?
U Sjedinjenim Američkim Državama, nuklearna energija trenutno ima podršku i demokrata i republikanaca, što je neuobičajena situacija koja je omogućila sektorima da napreduju čak i kad se menjaju političke snage.
„U poslednjih deset godina podrška je prilično konzistentna i raste, i mislim da je to veoma značajno,“ kaže nuklearni inženjer Tod Alen sa Univerziteta u Mičigenu. Nuklearna energija je stub Bajdenovog plana za postizanje klimatskih ciljeva.
U međuvremenu, ogromna potreba veštačke inteligencije za energijom predstavlja izazov za tehnološke kompanije koje žele da izbegnu percepciju da doprinose klimatskim promenama. Google je 14. oktobra objavio da će kupovati energiju iz malih modularnih reaktora koje će graditi Kairos Power, sa planom da reaktori počnu sa radom u 2030-im.
Amazon je 16. oktobra najavio investiciju u kompaniju X-energy i sporazume sa komunalnim preduzećima u Virdžiniji i Vašingtonu radi uspostavljanja malih modularnih reaktora.
Nisu zainteresovane samo tehnološke kompanije
Sporazum između X-energy i hemijske kompanije Dow iz 2023. godine najavio je izgradnju malog modularnog reaktora na jednom od Dow-ovih lokacija.
Američko Ministarstvo energetike finansira razvoj malih modularnih reaktora. 16. oktobra DOE je najavilo 900 miliona dolara za finansiranje implementacije malih modularnih reaktora. I X-energy i TerraPower, kompanija koju podržava Bil Gejts, grade demonstracione projekte uz podršku DOE.
Tradicionalne nuklearne elektrane i dalje imaju svoju ulogu u doglednoj budućnosti. 20. septembra Microsoft je najavio dogovor za ponovno pokretanje nuklearnog postrojenja na ostrvu Tri milje kod Midltauna, u Pensilvaniji, koje je zatvoreno 2019. godine. (Da, to ostrvo Tri milje. Posle ozloglašenog delimičnog topljenja jezgra 1979. godine, drugi reaktor u postrojenju nastavio je s radom.)
„Kompanije koje su ranije izbegavale da spominju nuklearnu energiju kao deo svoje ponude, zbog bojazni od javne percepcije i potencijalnih političkih prepreka, sada izlaze u javnost i prihvataju je,“ kaže nuklearni inženjer Koruš Širvan sa MIT-a.
Kako se ova tehnologija razlikuje od postojećih reaktora?
Komercijalni nuklearni reaktori u Sjedinjenim Američkim Državama uglavnom koriste istu vrstu uranijumskog goriva i hlade se vodom. Ali mnogi dizajni malih modularnih reaktora odstupaju od tog standarda.
Uranijum koji se koristi u reaktorima obogaćen je kako bi sadržao više od odgovarajuće vrste, ili izotopa, uranijuma, U-235. Trenutni reaktori koriste uranijum obogaćen na nekoliko procenata U-235. Mnogi mali modularni reaktori koristili bi uranijum obogaćen do 20 procenata U-235, poznat kao HALEU.
Ovo gorivo omogućava malim modularnim reaktorima da rade efikasnije od reaktora sa konvencionalnim gorivom. SAD ne proizvode HALEU komercijalno u značajnim količinama, ali su započeti napori za ubrzavanje proizvodnje, u očekivanju potrebe.
Šta je TRISO gorivo?
Neki reaktori koriste gorivo koje se razlikuje na očiglednije načine. X-energy i Kairos, na primer, koriste TRISO gorivo: kapsulisane, sitne pelete uranijuma unutar većih kugli od materijala, veličine teniske loptice. Gorivo je „izuzetno otporno na vrlo visoke temperature tokom dugog vremena,“ kaže Haf. „Daje vam dodatni sloj odbrane.“
Hladilo, sredstvo koje se koristi za prenos toplote iz reaktora u deo postrojenja za proizvodnju energije, takođe je ključno. TerraPower koristi tečni natrijum, Kairos koristi rastopljeni fluoridni so, a X-energy koristi helijum gas.
Različita sredstva za hlađenje mogu imati prednosti, kao što su povećana efikasnost prenosa toplote ili eliminacija potrebe za posudama pod pritiskom.
Dizajni uključuju i sigurnosne funkcije koje ne zahtevaju ljudsku intervenciju da bi se aktivirale, čime se osigurava da reaktor može sigurno da se isključi u hitnim slučajevima. Koriste jednostavne fizičke principe, oslanjajući se na gravitaciju, razlike u pritisku ili prirodnu konvekciju tečnog hladila za hlađenje jezgra.
Šta je sledeće?
Koncept malih modularnih reaktora postoji već godinama, ali prethodni pokušaji nisu uspeli. Čak su i nedavni pokušaji naišli na prepreke. Kompanija „NuScale“ je trebala da proizvodi prve komercijalne male modularne reaktore u Sjedinjenim Američkim Državama, kao deo projekta u Ajdahu, ali je projekat otkazan 2023. godine zbog prekomernih troškova.
Sada, sa velikim tehnološkim kompanijama koje se uključuju, pristalice se nadaju da će mali modularni reaktori konačno postati stvarnost.
„Možete da vidite povećanje zamaha“, kaže Alen. „To ne znači da ćete ove godine imati novu komercijalnu verziju, ali takođe se dešava mnogo više stvari koje se čine stvarnim nego što smo videli u nuklearnoj elektrani već dugo vremena.
