Будущее аэс: Взгляд в будущее

Швейцария, Фукусима и будущее атомной энергетики

Регион Шимо-Цусима, Япония, зона отчуждения Нами, в сентябре 2017 года: японка, пережившая катастрофу, обрушившуюся на регион Фукусима 11-го марта 2011 года. Keystone / Christian Aslund/greenpeace Hand

Авария на комплексе атомных реакторов «Фукусима» десять лет назад 11 марта 2011 года ознаменовала, по мнению многих экспертов, начало конца атомной энергетики. Но так ли это? И не приведет ли изменение климата к возрождению атомной энергетики на новом техническом уровне?

Этот контент был опубликован 12 марта 2021 года — 07:00

12 марта 2021 года — 07:00

Русскоязычную версию материала подготовил Игорь Петров.

Авария на комплексе атомных реакторов «Фукусима» десять лет назад 11 марта 2011 года ознаменовала, по мнению многих экспертов, начало конца атомной энергетики. В Швейцарии был принят план поэтапного отказа от использования АЭС, что вызвало восторг зелено-либеральных элит и критику бюргерско-промышленного истеблишмента.

В самом деле, многие зарубежные приняли решение именно сейчас начать дополнительно инвестировать в этот чистый и возобновляемый источник энергии, который, как считают многие, станет необходим подспорьем в сфере противодействия глобальному потеплению.

Кто прав? Наверное, ответ на этот вопрос даст только история, но на данном этапе понятно, что борьба за или против атомную энергетику является борьбой, прежде всего, борьбой политических элит за влияние на народ и за право «осваивать» денежные потоки, прежде всего происходящие из бюджета. Казалось бы, где Швейцария, а где Фукусима?

И тем не менее в Конфедерации, которая, как и Украина с Беларусью, имеет опыт атомных аварий (читайте ниже об аварии на реакторе Лусенс) очень серьезно отнеслись к катастрофе, которая постигла страну Восходящего Солнца.

Есть ли жизнь после трагедии? Есть, но она очень необычна. Подробности в нашей фотогалерее снимков швейцарского журналиста Доминика Нарра. Все последние годы он документировал последствия катастрофы в Фукусиме.  

• Город Минамисома (Minamisoma), 2011 год. Разрушенный цунами участок побережья в 40 км от энергетического комплекса «Fukushima Daiichi», несколько недель спустя после аварии. Dominic Nahr

• Город Иваки (Iwaki), 2011 год. Вот в таких временных укрытиях размещались эвакуированные из зоны радиоактивного поражения, к югу от АЭС «Fukushima Daiichi». Dominic Nahr

• Токио, 2011 год. Сачико Масуяма (Sachiko Masuyama, 30) за два дня до землетрясения узнала о своей беременности. Сегодня она живет в пригороде Токио Шинономе (Shinonome) на территории искусственного острова, построенного в акватории Токийской бухты в общежитии для правительственных сотрудников. Dominic Nahr

• Минамисома (Minamisoma), 2011 год. Групповые похороны в храме Йофуку (Jofuku) в районе Харамачи, в городе, расположенном внутри 30-километровой зоны. Dominic Nahr

• Город Йонезава (Yonezawa), 2011 год. Сразу после катастрофы во многих регионах Восточной Японии перестали работать сети мобильной телефонной связи, и люди вспомнили про старые добрые автоматы на улице. Dominic Nahr

• Город Намие (Namie), 2012 год. Год спустя после аварии полицейские на побережье продолжают поиск останков жертв катастрофы. Dominic Nahr

• Город Намие (Namie), 2014 год. В зоне радиоактивного поражения вокруг комплекса АЭС Фукусима-Даичи (Fukushima Daiichi) даже спустя три года после аварии счетчик Гейгера регистрирует очень высокий уровень радиации. Dominic Nahr

• Город Окума (Okuma), 2014 год. В центре управления реакторами на энергетическом комплексе «Fukushima Daiichi». Оба реактора стали 11 марта 2011 года жертвами цунами и взорвались из-за расплавления активной зоны в результате отключения систем охлаждения. Dominic Nahr

• Город Томиока (Tomioka), 2014 год. В покинутом автомобиле недалеко от города Тамиока, расположенного в 10 км от АЭС Фукусима и из которого были эвакуированы все жители, видна голова куклы. Совершенно не ясно, смогут ли люди вернуться в свои дома, и если да, то когда. Dominic Nahr/Magnum Photos

• Аидзувакама́цу, 2014 год. Икуко Идогава (Ikuko Idogawa, 82) показывает фото с изображением своего бывшего дома в городе Окума (Okuma), расположенном в нескольких километрах от АЭС в Фукусиме. Со своим мужем Цугуо (Tsuguo, 85) она проживает сейчас во временном лагере в 100 километрах от своей родины. Dominic Nahr

• Город Намие (Namie), 2014 год. В этом туннеле, расположенном в 20-километровой зоне радиоактивного поражения, все еще горит свет. Dominic Nahr

• Портрет семьи Каваучи (Kawauchi). Отец умер в 2012 году, как предполагают, от последствий радиоактивного облучения, после того, как он без надлежащей защиты поработал на устранении последствий аварии на АЭС в Фукусиме. Мать умерла год спустя от рака щитовидной железы. Осталась одна дочь, которой приходится заботиться о престарелой бабушке. Dominic Nahr

• Город Намие (Namie), 2014 год. Крестьяне захоронили коров, использованных с целью проведения научного вскрытия, в специальном могильнике. Им остается рассчитывать на то, что их стада не поражены радиацией. Dominic Nahr

• Город Фукусима (Fukushima), 2014 год. В этой квартире в городе, расположенном в 50 км от взорвавшихся атомных станций, покончил с собой из-за отравления угарным газом рабочий команды по обеззараживанию объектов. Dominic Nahr

• Город Фукусима (Fukushima), 2014 год. Ночная жизнь в городе не замирает даже в условиях повышенной радиоактивной нагрузки. Dominic Nahr

• Город Минамисома (Minamisoma), 2015 год. В пределах 20-километровой зоны землю во время процедуры обеззараживания покрывают специальным пластиком. Dominic Nahr

• Город Окума (Okuma), 2016 год. Теруми Мураками (Terumi Murakami, 43) страдает от депрессий. Сегодня она пришла сюда, на территорию бывшего детского сада, в настоящее время полностью непригодного для проживания из-за радиации, чтобы вспомнить прошлое. В 2015 году она попыталась в день, когда её младшая дочь пошла в первый класс, покончить жизнь самоубийством, но Теруми успели спасти. Dominic Nahr

Хотя первая реакция тогдашнего министра энергетики Швейцарии Дорис Лойтхард на самую страшную ядерную катастрофу после Чернобыля была чисто швейцарской: Япония далеко, кроме того, это хорошо организованная страна, которая, конечно же, справится с ситуацией.

Но затем и она, и общественность осознали всю серьезность положения и всю историческую значимость аварии, и что «она непременно будет иметь последствия и за пределами Японии». Об этом на днях Дорис Лойтхард вспоминала в интервью швейцарской франкоязычной ежедневной газете Le Temps.

Отсутствие долгосрочного негативного влияния

Радиоактивные выбросы, ставшие следствием аварии Японии в 2011 году, не оказали качественно негативного воздействия на общее состояние здоровье населения региона Фукусима. Об этом говорится в итоговом докладе, опубликованном во вторник 9 марта 2021 года рабочей группой экспертов под эгидой ООН.

Данное исследование подтверждает более ранний отчет, опубликованный еще в 2013 году. По данным Научного комитета Организации Объединенных Наций по действию атомной радиации (НКДАР ООНВнешняя ссылка) резкое увеличение случаев рака щитовидной железы у облученных детей связано с усовершенствованной технологией скрининга, которая выявила «распространенность аномалий, ранее не выявлявшихся устарелой техникой».

Внешний контент

Со своей стороны, экологическая организация «Гринпис» говорит, что пока загрязнены 85% территории, подвергшейся воздействию радиоактивных осадков. С ее точки зрения «правительство Японии вводит население в заблуждение, пропагандируя эффективность программ дезактивации пораженной территории и игнорируя радиологические риски».

В Швейцарии уже 14 марта 2011 года, то есть через три дня после аварии на комплексе реакторов «Фукусима», был приостановлен процесс подачи заявок на получение права строительства новых атомных электростанций. Два месяца спустя правительство Швейцарии решило начать постепенно отказываться от атомной энергетики. 

Граждане Швейцарии подтвердили мае 2017 году на референдуме свое желание двигаться этой дорогой, одобрив новую Энергетическую стратегию на период до 2050 года, предусматривающую последовательное наращивание доли возобновляемых источников энергии в общем «энергетическом бюджете страны», а также вывод в долгосрочной перспективе из эксплуатации действующих в стране атомных электростанций.

Критики говорят, что такая программа далека от реальности и что чистые возобновляемые источники (ветер, солнце, биогаз) еще долго не будут в состоянии стать надежным источником энергии для современной швейцарской экономики. Напомним, что в Швейцарии больше половины электричества уже вырабатывается чистым способом — при помощи ГЭС.

Показать больше

Показать больше

Тем не менее, в конце 2019 года был выведен из эксплуатации реактор в городе Мюлеберг в кантоне Берн. Это первый из пяти швейцарских реакторов, отключенный от сети и «приговоренный» к полному демонтажу. Ожидается, что на демонтаж и рекультивацию участка, на котором сейчас стоит АЭС, потребуется около 15 лет, хотя наверняка в реальности этот срок будет по меньшей мере удвоен.

Четыре другие атомные электростанции, включая станции Бецнау 1 и 2, а это два самых старых реактора в мире, будут продолжать поставлять электроэнергию в течение еще многих лет и по меньшей мере до тех пор, пока они будут признаваться безопасными швейцарским надзорным органом, Федеральной инспекцией по ядерной безопасности Швейцарии (Eidgenössisches Nuklearsicherheitsinspektorat Ensi).  

Средний возраст швейцарских атомных электростанций если верить докладу World Nuclear Industry Status Report, составляет 44,8 года, тогда как в среднем по миру этот показатель находится на уровне 30,7 лет. В 2019 году на долю атомной энергетики в Швейцарии приходилось около 20% всей электроэнергии, что почти вдвое превышает среднемировой показатель. Тем не менее, большинство энергии в Конфедерации вырабатывается ГЭС. Помимо Швейцарии отказаться от атомной энергетики после Фукусимы решили Германия, Испания и Бельгия. 

Внешний контент

Италия также решила не возрождать свою программу атомной энергетики. А вот Турция, Объединенные Арабские Эмираты, Беларусь и Бангладеш приняли противоположное решение. Не собирается отказываться от АЭС и Россия. Как сообщает швейцарское информационное агентство Keystone-ATS, почти половина новых реакторов, построенных по всему миру в период с 2011 по 2020 годы, находится в Китае. 

Спаситель климата?

В настоящее время в мире эксплуатируется 443 реактора (на конец 2010 года этот показатель был на уровне 429 реакторов). Страны с наибольшим количеством АЭС: США, Франция и Китай. Основные претензии к атомной энергетике: проблемы в области обеспечения безопасности и радиоактивные отходы. Проблемой для нее постепенно становится и конкуренция со стороны все более дешевых возобновляемых источников энергии. 

С 2009 года рентабельностьВнешняя ссылка ветровой и солнечной энергии повысилась на 70% и 89% соответственно, в то время как затраты на эксплуатацию источников атомной энергии выросли на 33%.Тем не менее, ядерная энергетика продолжает привлекать к себе внимание и интересВнешняя ссылка. Сторонники АЭС подчеркивают, что реакторы практически не производят CO2. Более того, в отличие от энергии ветра и солнца, атомная энергия не зависит от погоды и может поэтому гибко реагировать на колебания спроса. 

Показать больше

Показать больше

Генеральный директор Международного энергетического агентства Фатих Бироль (Fatih Birol) утверждает, что ядерная энергетика является неотъемлемой частью перехода к новой возобновляемой энергетике будущего и что именно АЭС будут тем мостиком, что поможет перекрывать дефицит энергии, возникающий в результате быстрого отказа от нефти и медленного развития ветра, солнца и биогаза.

Катастрофа, забытая в Швейцарии?

А что Фукусима и память о ней? Какова 10 лет спустя ситуация в Швейцарии? Как обычно, побыв в заголовках прессы, эта тема ушла на второй план. Недавно проведенный опрос показал, что в 2011 году граждане Швейцарии были однозначно настроены на отказ от АЭС, поскольку «риски, связанные с атомной энергетикой, достигли неприемлемого уровня». Однако уже в 2013 году эксперты пришли к выводу, что «эффект Фукусимы не принес устойчивых изменений в отношении граждан Швейцарии к атомной энергетике». 

«Никто больше не спрашивает меня об опасностях, связанных с Фукусимой», — говорит Томас Кёлер (Thomas Köhler), который 10 лет назад пять месяцев пешком путешествовал по Японии. Позже он основал швейцарское туристическое агентство, специализирующееся на этой стране. Регион Фукусима не так популярен среди швейцарских туристов, как Токио или Киото, пусть даже он остается привлекательным среди альпинистов. Многие, наверное, уже забыли об этой аварии».

В 2018 году швейцарский писатель Адольф Мушг, живой классик швейцарской литературы, выпустил книгу «Возвращение в Фукусиму» (Heimkehr nach Fukushima). Роман начинается с того, что немецкий архитектор Пауль Нойхауз по приглашению японского знакомого посещает Фукусиму, чтобы создать там творческое поселение для художников и прочих деятелей культуры. 

Такая фабула появилась у писателя после посещения им одной японской деревни в 2017 году. Планируется, что книга будет издана на японском языке летом 2021 года. Основной лейтмотив романа: память и воспоминания. «Люди не могут нормально жить дальше, не забывая и не вытесняя из памяти самое ужасное. Но чтобы быть настоящим человеком, забывая, надо хранить эти события в долговременной памяти»: таково мета-послание, встроенное в этот роман. 

Джованне Магистретти (Giovanna Magistretti), сейчас студентке Бернского университета, в момент катастрофы было 11 лет. В то время она жила недалеко от швейцарской атомной электростанции Мюлеберг. Сейчас эта АЭС уже отключена и начался долгий процесс ее разборки и утилизации. «Я боялась, что если в Швейцарии произойдет какое-то неожиданное стихийное бедствие, то сценарий Фукусимы повторится и здесь», — вспоминает сегодня она.  

В апреле 2019 года Джованна вместе с коллегами из Швейцарской федерации дзюдо впервые посетила город Фукусима. «Я знала, что Фукусима не загрязнена атомными выбросами, но некоторые люди вокруг меня очень беспокоились насчет уровня радиации всякий раз, когда слышали от меня это название», — говорит она. Но тогда все прошло прекрасно и без последствий: гостья из Швейцарии смогла насладиться цветением сакуры и обменом опытом в ее любимом виде спорта».

Автор: Томоко Мут (Tomoko MuthВнешняя ссылка)

End of insertion

Билл Гейтс, например, делает сейчас со своей компанией TerraPower ставку на мини-атомные электростанции четвертого поколения. Они будут охлаждаться жидким натрием, интегрируя в производственный процесс в том числе и возобновляемые источники энергии. Михаэль Прассер (Michael PrasserВнешняя ссылка) профессор Высшей технической школы в Цюрихе (ETHZ) и эксперт в области атомной энергетики, настроен оптимистично.

Он говорит, что, учитывая спрос на такие сырьевые материалы, как кобальт и литий, растущий по мере развития возобновляемых источников, а также исходя из нерешенности проблемы хранения энергии, от атомной энергетики в ближайшее время отказаться при всем желании не получится. Идея Билла Гейтса в этом смысле вполне перспективна, говорит М. Прассер, даже с учетом радиоактивных отходов, производимых этими мини-АЭС.

Показать больше

Показать больше

Показать больше

Показать больше

В соответствии со стандартами JTI

Показать больше: Сертификат по нормам JTI для портала SWI swissinfo.ch

Показать больше

Показать больше

АЭС малой мощности (АСММ)

АЭС малой мощности (АСММ)

АЭС Малой мощности листовка

pdf, 1.04 Mb

АЭС Малой мощности лифлет

pdf, 1.5 Mb

Все материалы

Большое будущее малой мощности

Будущее развитие атомной энергетики тесно связано с малой мощностью. Опыт ГК «Росатом» в разработке и применении реакторов малой мощности насчитывает более 65 лет. Первая в мире АЭС, атомный ледокольный флот, единственная в мире плавучая теплоэлектростанция – в основе каждого из этих проектов лежат российские малые реакторные технологии. Сегодня ГК «Росатом» предлагает заказчикам атомные станции малой мощности (АСММ) в наземном и плавучем исполнении на базе новейших реакторных установок серии РИТМ.

Подробнее

Преимущества АСММ


Атомные станции малой мощности – оптимальное решение для стабильного и экологически чистого энергообеспечения потребителей на отдаленных от центральных энергосетей территориях, а также для замены старых электростанций с повышенным объемом выбросов СO2 в атмосферу. Такие станции обладают целым рядом преимуществ в дополнение к традиционным плюсам атомной генерации.

Подробнее

Родом из Арктики

В основе проектов ГК «Росатом» в области малой мощности – новейшие реакторы серии РИТМ, которые были разработаны с учетом многолетнего опыта эксплуатации малых реакторов на ледокольном флоте. К настоящему времени уже шесть реакторов РИТМ-200 изготовлены и установлены на новейших универсальных ледоколах. 21 октября 2020 года головной ледокол «Арктика» с реакторами РИТМ-200 был передан заказчику и официально вошел в состав российского атомного флота.

Подробнее

Устойчивое развитие и экология

Атомная энергетика, включая малую генерацию, играет важную роль в достижении целей устойчивого развития ООН. АСММ – современное решение для надежного, безопасного и экологичного энерго- и теплообеспечения потребителей.

Подробнее

Текущие проекты


ГК «Росатом» первой в мире успешно реализовала проект в области малой мощности: в мае 2020 года единственная в мире плавучая атомная теплоэлектростанция «Академик Ломоносов» была сдана в промышленную эксплуатацию. С 2019 года «Росатом» реализует проект наземной АСММ в России.

Подробнее

Мы используем cookies для того, чтобы сделать наш сайт максимально удобным и функциональным для пользователей. Продолжая пользоваться нашим веб-сайтом, Вы выражаете своё согласие на обработку Ваших персональных данных с использованием интернет-сервисов Google Analytics и Yandex Metrica.

.

Состояние ядерной энергетики сегодня и перспективы

Энергетика

Состояние ядерной энергетики сегодня и перспективы

Атомная электростанция Перри в Огайо. Фото: NRC

Избранный президент Джо Байден вступает в должность в то время, когда отказ от ископаемого топлива имеет решающее значение. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) предупредила, что к 2030 году мы должны не допустить нагревания планеты более чем на 1,5°C по сравнению с доиндустриальным уровнем. Каждый путь, предусмотренный МГЭИК для достижения этой цели, требует увеличения ядерной энергии — на 59до 106 процентов по сравнению с уровнем 2010 года к 2030 году. Климатический план Байдена стоимостью 2 триллиона долларов, признающий эту безотлагательность, включает поддержку развития ядерной энергетики. Каково нынешнее состояние ядерной энергетики в США и какую роль она может сыграть в обезуглероженном будущем?

Роль ядерной энергии в борьбе с изменением климата

Атомная энергетика является вторым по величине источником чистой энергии после гидроэнергетики. Энергия для добычи и очистки урана, используемого в ядерной энергетике, и производства бетона и металла для строительства атомных электростанций обычно обеспечивается за счет ископаемого топлива, что приводит к выбросам CO2; однако атомные станции не выбрасывают CO2 и не загрязняют воздух во время работы. И, несмотря на потребление ими ископаемого топлива, их углеродный след почти такой же низкий, как у возобновляемых источников энергии. Одно исследование подсчитало, что киловатт-час электроэнергии, вырабатываемой на АЭС, имеет углеродный след в размере 4 граммов эквивалента CO2 по сравнению с 4 граммами энергии ветра и 6 граммами солнечной энергии по сравнению со 109 граммами.граммов угля, даже при улавливании и хранении углерода.

По данным Международного энергетического агентства, за последние 50 лет ядерная энергетика предотвратила образование 60 гигатонн углекислого газа. Без ядерной энергии вырабатываемая ею энергия была бы получена за счет ископаемого топлива, что увеличило бы выбросы углерода и привело бы к загрязнению воздуха, которое могло бы ежегодно приводить к миллионам смертей.

Состояние атомной энергетики сегодня

В настоящее время 440 ядерных реакторов по всему миру обеспечивают более 10 процентов мировой электроэнергии. В США за последние 20 лет атомные электростанции произвели почти 20 процентов электроэнергии.

Индиан-Пойнт недалеко от Нью-Йорка будет закрыт к 2021 году. Фото: Тони Фишер

Большинство действующих сегодня атомных станций были рассчитаны на срок службы от 25 до 40 лет, а средний возраст которых составляет 35 лет, и четверть из них в развитых странах, вероятно, будет закрыта к 2025 году. После аварии на Фукусиме в ряде стран началось рассмотреть вопрос о поэтапном сворачивании своих ядерных программ, поскольку к 2022 году Германия, как ожидается, закроет весь свой ядерный флот9.0003

В США работает 95 ядерных реакторов, но за последние 20 лет был запущен только один новый реактор. Планируется строительство более 100 новых ядерных реакторов в других странах, и предлагается построить еще 300, в первую очередь в Китае, Индии и России.

Как работают ядерные реакторы

Все коммерческие реакторы выделяют тепло посредством ядерного деления, при котором ядро ​​атома урана расщепляется на более мелкие атомы (называемые продуктами деления). При расщеплении высвобождаются нейтроны, которые запускают цепную реакцию в других атомах урана.

Процесс деления. Фото: БК Открытые учебники

При расщеплении атомов выделяется огромное количество энергии — при делении килограмма урана выделяется в в три миллиона раз больше энергии, чем при сжигании килограмма угля. Хладагент, часто вода, циркулирует вокруг активной зоны реактора, поглощая тепло, создаваемое делением; тепло кипятит воду, создавая пар под давлением, который вращает турбину и вырабатывает электричество.

Реакторное топливо обычно представляет собой уран в таблетках, которые помещаются в топливные стержни и располагаются в активной зоне реактора. Ядерный реактор мощностью 1000 МВт может содержать до 51 000 стержней с более чем 18 миллионами гранул.

Внутри бассейна с отработавшим топливом
Фото: МАГАТЭ

После того, как оно проработает реактор в течение четырех-шести лет, отработавшее топливо заменяется новыми топливными стержнями. Высокорадиоактивные и горячие отработавшие топливные стержни переносятся в бассейн с водой на площадке, который охлаждает и защищает их.

Примерно через пять лет, когда израсходуется достаточное количество энергии, топливо перемещают в сухие бочки, которые хранятся на месте в бетонных бункерах. Именно так в настоящее время хранится большая часть ядерных отходов, которые были произведены за эти годы.

Проблемы, стоящие перед атомной энергетикой

Атомная промышленность США сталкивается с сопротивлением из-за ряда факторов.

Ядерные аварии

Американская общественность испытывает опасения по поводу ядерной энергетики из-за трех ядерных аварий, которые произошли: частичная авария на Три-Майл-Айленде в 1979 году, авария и взрыв в Чернобыле в 1986 году и авария на Фукусиме в 2011 году, вызванная землетрясением и цунами.

Школа в Чернобыле. Фото: Фи Точка

Аварии на Три-Майл-Айленде и Фукусиме начались после того, как реакторы были остановлены, а из-за отсутствия электроэнергии насосы не могли циркулировать воду для охлаждения разлагающегося топлива. Подобные легководные реакторы, охлаждаемые обычной водой, составляют большинство используемых ядерных реакторов.

Хотя ядерные аварии случаются редко, их последствия катастрофичны. Авария на Фукусиме вынудила более 200 000 человек покинуть свои дома. Площадка Чернобыльского реактора будет радиоактивной в течение десятков тысяч лет.

Распространение ядерного оружия

Встречающийся в природе уран состоит в основном из урана-238 и небольшого количества урана-235, который необходим для деления. Процесс концентрирования и повышения содержания урана-235 по отношению к урану-238 называется обогащением. Однако обогащение вызывает споры, потому что этот процесс иногда можно использовать для создания урана для ядерного оружия, как и переработку отработавшего топлива для извлечения урана и плутония для их переработки в новое топливо.

«Позиция США со времен администрации Форда заключалась в том, чтобы не перерабатывать топливо, потому что мы действительно не хотим, чтобы другие страны перерабатывали свое топливо», — сказал Мэтт Боуэн, научный сотрудник, специализирующийся на ядерной энергии в Центре глобальной энергетической политики Колумбийского университета.

Чтобы предотвратить распространение ядерного оружия, большинство стран подписали международные соглашения об ограничении ядерного оружия, а Международное агентство по атомной энергии регулярно инспектирует ядерные объекты для контроля их ядерных материалов.

Ядерные отходы

До сих пор не существует жизнеспособного способа окончательного захоронения радиоактивных материалов, которые производятся на каждом этапе жизненного цикла атомной электростанции, от добычи и обогащения урана до эксплуатации и отработавшего топлива. Из этого радиоактивного материала три процента — в основном отработавшее топливо — считаются высокоактивными отходами, а это означает, что они чрезвычайно опасны и будут радиоактивными в течение десятков тысяч лет; его нужно охладить, а затем надежно изолировать практически навсегда. Семь процентов составляют промежуточные отходы, материалы из активной зоны реактора и других частей реактора; это также опасно, но может содержаться в канистрах. Остальное, состоящее из строительных материалов, пластика и прочего, считается низкоактивными отходами, но их также необходимо хранить.

Контейнеры с отработавшим топливом. Фото: NRC

По оценкам отчета Гринпис, в 14 странах находится 250 000 тонн высокоактивных отходов, находящихся на временном хранении. В самих США имеется почти 90 000 тонн высокоактивных отходов, ожидающих постоянного захоронения. Хотя правительства и промышленность согласны с тем, что наилучшим решением для ядерных отходов является глубокое захоронение, ни в одной стране нет действующих площадок для глубокого захоронения. Один эксперт-ядерщик сказал , что «нет научно доказанного способа» захоронения высоко- и среднеактивных отходов.

В 1987 году гора Юкка в штате Невада была выбрана местом захоронения ядерных отходов США, но против этого выступили лидеры штатов и жители, и ее судьба находится в подвешенном состоянии.

Стоимость

Новые ядерные реакторы могут стоить более 7 миллиардов долларов, что делает их дорогостоящими предложениями, особенно когда природный газ так дешев. Некоторые из новейших ядерных проектов значительно превысили график и бюджет. Боуэн сказал, что отказ Westinghouse построить два из четырех новых и усовершенствованных реакторов AP1000, запланированных для Южной Каролины и Джорджии, имел серьезные последствия для всей ядерной отрасли. После стоимости 9 долларовмиллиардов долларов, два реактора в Южной Каролине были остановлены. «Высокие затраты связаны не с материалами, а с удвоением сроков строительства», — сказал он. «Для AP1000 общепризнанно, что строительство было начато на относительно низкой зрелости проекта. Дело не в том, что Westinghouse не была полностью осведомлена о том, что они начали строительство до того, как закончили проектирование, и [что] был связан с этим определенный риск. Они просто не думали, что все пойдет так плохо».

Боуэн добавил, что, по его мнению, отмена самолетов AP1000 в Южной Каролине — это «тень, брошенная на всю американскую промышленность. Он отключил коммунальное предприятие, что должно заставить другие коммунальные предприятия более осторожно относиться к строительству первого в своем роде ядерного реактора».

Реакторы в Джорджии, также с опозданием и превышением бюджета, должны быть введены в эксплуатацию в 2021 и 2022 годах.

Эволюция ядерных реакторов

Первое поколение ядерных реакторов было разработано в 19 веке.50-е годы; к 2015 году все они были закрыты. Реакторы поколения II в основном эксплуатируются сегодня. Хотя они были рассчитаны всего на 40 лет, по состоянию на 2018 год Агентство по ядерному регулированию продлило лицензии 89 реакторам еще на 20 лет. (С тех пор три из этих реакторов были остановлены.) Лицензия на несколько станций была продлена до 80 лет. Повторное лицензирование обычно включает модернизацию или замену старого оборудования и технологий и обходится дешевле, чем строительство совершенно нового реактора.

Усовершенствованные реакторы, иногда называемые поколением III и III+, эксплуатируются в Японии и строятся в других странах. Реакторы поколения IV все еще находятся на стадии проектирования.

Компьютеры помогают создавать виртуальные проекты новых реакторов. Фото: Национальная лаборатория Айдахо

Многие проекты новых атомных станций, находящиеся на продвинутых стадиях планирования, строительства или исследований в Северной Америке, Европе, Японии, России и Китае, направлены на решение основных проблем ядерной энергетики. Они включают в себя улучшения безопасности и стоимости, а также надежности, устойчивости к распространению и сокращения отходов.

В то время как традиционные реакторы зависели от механических систем для устранения неисправностей, многие новые реакторы используют пассивные меры безопасности, которые не требуют внешних операторов. Это влечет за собой системы, которые полагаются на гравитацию, конвекцию или устойчивость к высоким температурам для предотвращения несчастных случаев. Некоторые из них имеют более простую конструкцию, а это означает, что в них меньше компонентов, которые могут выйти из строя. Другие имеют более стандартизированную конструкцию, поэтому можно использовать модульные компоненты, которые можно изготовить на заводе, что сокращает время и затраты на строительство; старые ядерные реакторы обычно приходилось изготавливать на месте. Многие новые реакторы также более эффективно используют топливо и производят меньше отходов, а некоторые предназначены для использования ядерных отходов в качестве топлива.

Некоторые новые реакторы

Вот лишь некоторые из многих планируемых новых реакторов с различными технологиями и конструкциями. Первые два из перечисленных были выбраны в рамках Демонстрационной программы усовершенствованных реакторов Министерства энергетики (DOE). Каждый из них получит по 80 миллионов долларов в этом году и дополнительно от 400 миллионов до 4 миллиардов долларов в течение следующих пяти-семи лет. Министерство энергетики также планирует к декабрю выделить еще от двух до пяти грантов на общую сумму 30 миллионов долларов за усовершенствованные конструкции реакторов.

TerraPower, соучредителем которой является Билл Гейтс, и GE Hitachi Nuclear Energy разрабатывают натриевый реактор мощностью 345 МВт, в котором в качестве теплоносителя будет использоваться расплавленный металлический натрий . Натрий имеет гораздо более высокую температуру кипения, чем вода, поэтому охлаждающая жидкость не нуждается в повышении давления, что упрощает работу. Кроме того, это экономит средства, поскольку нет необходимости строить большую защитную конструкцию. Тепло натрия будет передаваться расплавленной соли либо для приведения в действие паровой турбины, либо для последующего использования. Это позволяет системе увеличить мощность до 500 МВт в течение более пяти с половиной часов, если это необходимо. Natrium также будет использовать более высокообогащенный уран, что позволит более эффективно сжигать топливо. Ожидается, что реактор Natrium будет введен в эксплуатацию в конце 2020-х годов.

Высокотемпературный реактор мощностью 80 МВт, Xe-100, разработанный X-Energy, использует топливо в виде гальки, которая не может расплавиться. 220 000 шариков графита, заполненных керамическими ядрами, наполненными ураном, медленно продвигаются вниз через активную зону и выходят из нижней части, когда они израсходованы. Они охлаждаются гелием под давлением, который нагревается до 750°C для производства пара для электричества. В более простой конструкции реактора используются компоненты, которые можно изготовить на заводе, а затем собрать, а благодаря модульной конструкции его можно комбинировать с другими реакторами мощностью 80 МВт для производства 320 МВт и более. Боуэн отметил, что более высокая эффективность этого реактора означает, что он может производить меньше отходов на вырабатываемый мегаватт-час.

Реактор бегущей волны Terrapower  – это реактор с жидкостным натриевым теплоносителем, работающий при атмосферном давлении. Он использует топливо, изготовленное из обедненного урана, побочного продукта процесса обогащения топлива, который часто утилизируется. Отработанное топливо хранится в активной зоне, поэтому нет необходимости в его хранении. Terrapower утверждает, что реактор на бегущей волне в конечном итоге устранит обогащение и переработку, тем самым снизив риск распространения. За 60 лет эксплуатации общее количество производимых отходов заполнило бы всего полтора вагона. Поскольку проектирование почти завершено и начаты инженерные работы, ожидается, что он начнет работу в середине 2020-х годов.

Визуализация небольшой модульной реакторной установки Nuscale. Фото: Университет штата Орегон

NuScale разрабатывает небольшой модульный легководный реактор , который будет генерировать 77 МВт. Он будет занимать площадь всего в один процент от площади обычного реактора. Конструкция была упрощена, чтобы исключить насосы и другие движущиеся части, что делает ее более безопасной, а реактор может самостоятельно останавливаться и охлаждаться без необходимости во внешнем операторе. Его компактный размер позволяет использовать его в сообществах, которым требуется меньше энергии, а также для медицинских и военных объектов. Двенадцать небольших модульных реакторов можно было соединить вместе, чтобы сформировать 9Электростанция мощностью 24 МВт, некоторые модули которой производят электроэнергию, а другие обеспечивают тепло для промышленности. Министерство энергетики сотрудничало с NuScale и Utah Associated Municipal Power Systems для разработки этого реактора, но недавно восемь из 36 участвующих коммунальных предприятий отказались от проекта. Тем не менее, по словам Дианы Хьюз из NuScale, NuScale планирует ввести в эксплуатацию первый модуль к середине 2029 года, а остальные 11 модулей — к 2030 году, чтобы согласовать это с выходом из эксплуатации угольных электростанций UAMPS. Прогнозируется, что общий бюджет составит 6,1 миллиарда долларов.

Существует множество конструкций реакторов на быстрых нейтронах , которые разрабатываются с теплоносителями на основе натрия, свинца, газа и расплавленных солей. Поскольку эти теплоносители позволяют нейтронам двигаться быстрее, чем вода, быстрые реакторы могут производить в 60 раз больше энергии из урана, чем традиционные легководные реакторы. В любом реакторе часть U-238 во время работы превращается в различные формы плутония, а часть затем подвергается делению с выделением тепла. Реакторы на быстрых нейтронах могут оптимизировать этот процесс так, чтобы он фактически «выращивал» больше топлива. Хотя быстрые реакторы существуют с 1950-х годов, сегодня к ним больше интереса из-за скопления ядерных отходов и способности этих реакторов разрушать путем деления элементы в отработавшем топливе, которые так долго делают его высокорадиоактивным, вместо того, чтобы отходы оставались токсичными в течение десятков тысячи лет, он токсичен сто лет.

Микрореакторы , которые можно разместить в кузове полуприцепа, могут производить от 1 до 20 МВт энергии и использоваться для производства тепла или электричества. Их небольшой размер позволяет им генерировать энергию для промышленных процессов, а также для отопления и охлаждения в отдаленных районах, зонах стихийных бедствий и военных базах по всему миру; кроме того, их можно легко интегрировать с возобновляемыми источниками энергии в микросети. Oklo Power разрабатывает микромодульный реактор на быстрых нейтронах Aurora, который будет вырабатывать 1,5 МВт электроэнергии и тепла в Национальной лаборатории Айдахо. Компактная конструкция включает в себя солнечные батареи и будет использовать новый вид топлива «низкообогащенный уран с высоким содержанием урана» под названием HALEU. Это означает, что уран обогащается, чтобы иметь более высокую концентрацию U-235, необходимую для деления, что позволяет реактору получать больше энергии от топлива и реже дозаправляться. HALEU еще не поступил в продажу.

Другие виды использования ядерной энергии

Ядерная энергия должна будет играть ключевую роль в обезуглероживании экономики, потому что возобновляемым источникам энергии трудно собрать интенсивное тепло, необходимое для промышленных процессов, таких как производство стали и цемента. По данным Центра глобальной энергетической политики Колумбийского университета, на эти виды промышленных процессов приходится 10 процентов глобальных выбросов. Некоторые передовые реакторы, такие как высокотемпературный реактор с газовым охлаждением, могут обеспечивать как электроэнергию, так и тепло для переработки нефти или для производства удобрений и химикатов. Ядерные реакторы также можно использовать для производства электроэнергии, необходимой для расщепления воды на водород и кислород; затем чистый водород можно было бы использовать для выработки тепла для производства стали и другой промышленной деятельности, для заправки транспортных средств, производства синтетического топлива или хранения энергии для сети.

Большинству опреснительных установок, преобразующих морскую воду в питьевую воду, требуется много энергии, которая обычно поступает из ископаемого топлива. Небольшие модульные реакторы, расположенные на берегу океана, могли бы вырабатывать электроэнергию, необходимую для опреснения воды.

Перспективы атомной энергетики

Климатический план

Байдена поддерживает исследования «доступных, меняющих правила игры технологий, которые помогут Америке достичь нашей цели 100-процентной чистой энергии», с акцентом на небольшие модульные реакторы и проблемы, которые мешают развитию ядерной энергетики: стоимость, безопасность и утилизация отходов. Байден потенциально мог бы заручиться поддержкой республиканцев в отношении климатического законодательства с помощью ядерной энергетики, поскольку в прошлом законопроекты об атомной энергии получали поддержку обеих партий. С 2018 года два закона, призванные ускорить модернизацию Комиссии по ядерному регулированию, поддержать разработку усовершенствованного реакторного топлива и помочь разработчикам атомной энергии сотрудничать с университетами и национальными лабораториями, получили двухпартийную поддержку в Конгрессе и были подписаны в качестве закона. В 2019 году принят двухпартийный Закон о лидерстве в ядерной энергетике.поможет передовым концепциям ядерных реакторов перейти от исследований к коммерциализации за счет привлечения частного капитала для строительства двух демонстрационных реакторов к 2025 году и, возможно, еще пяти к 2035 году. Двухпартийная группа сенаторов представила Закон об управлении ядерными отходами 2019 года с целью сосредоточиться на обращении с ядерными отходами.

«С точки зрения управления рисками имеет смысл сделать инвестиции в атомную энергетику частью решения [противодействия изменению климата]», — сказал Боуэн. «Но поколению, о котором мы говорим, потребуются годы, чтобы как бы созреть, и им все равно придется построить свой первый блок относительно точно в срок и в рамках бюджета. В противном случае второго блока не будет». И, несмотря на акты Конгресса и множество планов по новым реакторам, он считает, что мы можем не увидеть много новых реакторов в США, если Конгресс не примет федеральный стандарт чистой энергии. Боуэн считает, что повторное лицензирование может стать ключом к большему использованию ядерной энергии. «У меня больше уверенности в том, что будут приняты меры по поддержанию существующего парка, который намного легче», — сказал он. «Я оптимистично настроен в отношении того, что последующее повторное лицензирование будет происходить все чаще и чаще, когда мы продлеваем срок эксплуатации завода с 60 до 80 лет».

Что касается новых реакторов, то небольшие модульные реакторы Nuscale находятся дальше всех и не будут работать до 2030 года. Но если компания сможет успешно реализовать проект в разумные сроки и если национальная климатическая политика приведет нас к нулевым выбросам углерода, Боуэн считает, что к 2050-м годам можно будет построить больше атомных электростанций, чтобы существенно поддержать декарбонизацию электросети. .

---

Теги:

Администрация Байдена-ХаррисаЦентр глобальной энергетической политикиизменение климатаэкокарбонизацияЭнергияДжо Байденядерная энергетика

ядерных реакторов могут стать ключом к зеленому будущему

На доске в конференц-зале в самом сердце Силиконовой долины Джейкоб ДеВитт делает набросок первого продукта своего стартапа. В красном маркере это выглядит как пивная банка в Koozie, воткнутая в сумасшедшую соломинку. В реальной жизни он будет размером с джакузи и сделан из множества экзотических материалов, таких как цирконий и уран. В тщательно контролируемых условиях они будут взаимодействовать для производства тепла, которое, в свою очередь, будет производить электричество мощностью 1,5 мегаватта, достаточное для питания района или фабрики. Маленькая электростанция ДеВитта будет работать десять лет без дозаправки и, что удивительно, не будет выбрасывать углерод. «Это металлическая термобатарея», — скромно говорит он. Но чаще ДеВитте называет его другим именем: ядерный реактор.

Деление не для слабонервных. Строительство работающего реактора, даже очень маленького, требует точных и кропотливых усилий как инженеров, так и продавцов бумаги. Понятно, что правила исчерпывающие. Топливо трудно достать — в «Газ-Н-Сип» уран не продают. Но ДеВитт планирует запустить свой первый реактор примерно в 2023 году, всего через десять лет после того, как он стал соучредителем своей компании Oklo. После этого они хотят сделать для местных ядерных зарядов то, что Тесла сделала для электромобилей: использовать нишевую и дорогую первую версию в качестве трамплина к более дешевым, крупным и массовым продуктам. В случае Окло это означает начать с «микрореактора», предназначенного для отдаленных населенных пунктов, таких как деревни на Аляске, которые в настоящее время зависят от дизельного топлива, доставляемого грузовиками, баржами или даже самолетами за непомерные деньги. Затем строить больше и постепенно увеличивать реакторы, пока их источник энергии с нулевым выбросом углерода не сможет внести существенный вклад в глобальные усилия по сокращению выбросов ископаемого топлива.

На саммитах по глобальному климату, в коридорах Конгресса и в государственных зданиях по всей территории США ядерная энергетика стала спорным краеугольным камнем планов по сокращению выбросов углерода. Все знают, что им это нужно. Но никто на самом деле не уверен, что хочет этого, учитывая его историю аварий. Или даже если они смогут получить его вовремя для достижения неотложных климатических целей, учитывая, сколько времени уходит на строительство. Oklo — одна из растущего числа компаний, работающих над решением этих проблем, помещая реакторы в более безопасные, простые в сборке и меньшие по размеру корпуса. Ни одна из них не совсем готова масштабироваться до производства на рыночном уровне, но, учитывая инвестиции, вкладываемые в технологию прямо сейчас, наряду с растущим осознанием того, что мы не сможем отказаться от ископаемого топлива без ядерной энергии, это Держу пари, что хотя бы один из них изменит правила игры.

Если существующие заводы являются энергетическим эквивалентом 2-литровой бутылки из-под газировки с гигантскими реакторами мощностью более 1000 мегаватт, стратегия Oklo заключается в том, чтобы производить реакторы банками. Стоимость строительства в расчете на мегаватт может быть выше, по крайней мере, на первых порах. Но производство единиц на заводе дало бы компании возможность улучшить свои процессы и снизить затраты. Окло станет пионером новой модели. Атомным станциям больше не нужно делать большие ставки, даже для гигантских коммунальных предприятий. Венчурные капиталисты могут воспользоваться потенциалом выхода на глобальный рынок. Климатическим ястребам следует лебезить перед альтернативой энергии с нулевым выбросом углерода, которая дополняет растущие запасы энергии ветра и солнца. В отличие от сегодняшних электростанций, которые наиболее эффективно работают на полную мощность, что затрудняет их адаптацию к сети, которая все чаще питается от переменных источников (не каждый день солнечный или ветреный), следующее поколение ядерных технологий хочет быть более гибкими, способность быстро реагировать на взлеты и падения спроса и предложения.

Разработать эти инновации сложно. 30 сотрудников Oklo заняты распутыванием узлов безопасности и сложности, из-за которых стоимость строительства атомных электростанций взлетела до небес, а их строительство в США практически остановилось. «Если бы эта технология была совершенно «новой» — как если бы ядерное деление было недавним прорывом. из лаборатории 10 или 15 лет назад — мы бы говорили о строительстве нашего 30-го реактора», — говорит ДеВитт.

Но ядерное деление — старая и непростая технология, и коммунальные предприятия сейчас изо всех сил пытаются сохранить свои существующие гигантские атомные электростанции открытыми. Экономически они изо всех сил пытаются конкурировать с дешевым природным газом, а также с ветровой и солнечной энергией, часто субсидируемой правительствами. Тем не менее, ориентированные на климат страны, такие как Франция и Великобритания, которые планировали поэтапный отказ от ядерной энергетики, вместо этого удваивают свои усилия. (В октябре президент Франции Эммануэль Макрон отказался от планов по закрытию 14 реакторов, а в ноябре объявил, что вместо этого страна начнет строительство новых. ) На климатическом саммите ООН в Глазго США объявили о своей поддержке Польши, Кении, Украина, Бразилия, Румыния и Индонезия строят свои новые атомные электростанции, а европейские участники переговоров заверили, что атомная энергия считается «зеленой». В то же время демократы и республиканцы (к всеобщему удивлению) часто сходятся во мнении о преимуществах ядерной энергетики — и во многих случаях кладут на нее свои финансовые возможности, чтобы сохранить открытыми старые электростанции в США и ускорить внедрение новых технологий внутри страны и за границей.

Это явно странный момент в жизни технологии, которая уже изменила ход одного века, а теперь хочет изменить ситуацию в другом. В США 93 действующих ядерных реактора; вместе они обеспечивают 20% электроэнергии США и 50% безуглеродной электроэнергии. Ядерная энергия должна быть решением проблемы климата, удовлетворяющим как технические, так и экономические потребности. Но в то время как существующие станции, наконец, работают с завидной эффективностью (после 40 лет отработки перегибов), конструкции следующего поколения все еще находятся в десятилетии от того, чтобы стать более чем нишевым игроком в нашем энергоснабжении. Все хотят стабильного снабжения электроэнергией, не полагаясь на уголь. Как это ни парадоксально, ядерное оружие находится прямо под рукой и вне досягаемости.

Чтобы это изменилось, «новый атом» должен появиться до того, как старые атомные электростанции отступят. Он должен идти в ногу с технологическими улучшениями в других областях, таких как долгосрочное хранение энергии, где каждое постепенное улучшение увеличивает потенциал возобновляемых источников энергии для производства большего количества нашей электроэнергии. Это должно быть дешевле, чем технологии улавливания углерода, которые позволили бы гибким газовым заводам работать без воздействия на климат (но все же слишком дороги для масштабного строительства). И, наконец, оно должно произойти до того, как мы сдадимся — до того, как призрак климатической катастрофы создаст коллективный «гибель» и мы перестанем пытаться измениться.

Не все думают, что атомная энергетика сможет со временем заново изобрести себя. «Когда дело доходит до предотвращения неизбежных последствий изменения климата, даже передовые ядерные технологии окажутся слишком слабыми и слишком запоздалыми», — прогнозирует Эллисон Макфарлейн, бывший председатель Комиссии по ядерному регулированию США (NRC) — правительственного агентства. исключительная ответственность за разрешение новых заводов. Сможет ли стабильный, безопасный, известный источник энергии соответствовать ситуации, или ядерная энергия будет отброшена как слишком дорогая, слишком рискованная и слишком поздняя?

Сотрудники лаборатории, разрабатывающие термоядерное устройство в рамках проекта «Шервуд» в Лос-Аламосской национальной лаборатории, 1958 г.

Дж. Р. Айерман — Коллекция фотографий LIFE/Shutterstock

Повторная попытка

Ядерная промышленность началась в спешке. В 1942 году, в самой гуще Второй мировой войны, США начали «Манхэттенский проект» — обширную работу по разработке атомного оружия. На секретных объектах по всей стране работало 130 000 человек, самым известным из которых была Лос-Аламосская лаборатория недалеко от Альбукерке, штат Нью-Мексико, где Роберт Оппенгеймер руководил проектированием и изготовлением первых атомных бомб. 36-летний ДеВитте вырос поблизости. Даже в детстве 90s, он был погружен в ядерную историю штата и был озабочен ужасающим успехом его инженерии и мощью его материалов. «Это невероятно плотная энергия», — говорит ДеВитт. «Мяч для гольфа из урана будет питать всю вашу жизнь!»

ДеВитт воспринял бромид почти буквально. Он стал соучредителем Oklo в 2013 году вместе с Кэролайн Кокран, когда они оба были аспирантами в области ядерной инженерии в Массачусетском технологическом институте. Когда они прибыли в Кембридж, штат Массачусетс, в 2007 и 2008 годах, ядерная отрасль находилась в пропасти. Затем кандидат в президенты Барак Обама заявил о новом стремлении решить проблему изменения климата за счет сокращения выбросов углерода, что в то время означало меньше угля и больше ядерной энергии. (Ветровая и солнечная энергия все еще были всплеском.) Это было легко продать. На конкурентных рынках электроэнергии атомные станции были прибыльными. 104 действующих реактора в США в то время работали бесперебойно. После Чернобыля в 19 году не было крупной аварии.86.

Промышленность с энтузиазмом готовилась к «ядерному ренессансу». На пике интереса у NRC были заявки на 30 новых реакторов в США. Только два будут построены. Дешевый природный газ бума фрекинга начал снижать цены на электроэнергию, сводя на нет прибыль атомной отрасли. Новые субсидируемые возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнечная энергия, увеличили производство электроэнергии, еще больше насытив рынки. Когда 11 марта 2011 года землетрясение и последовавшее за ним цунами обрушились на японскую атомную электростанцию ​​«Фукусима-дайити», что привело к расплавлению всех трех ее реакторов и эвакуации 154 000 человек, гроб отрасли был полностью забит гвоздями. Мало того, что в США не будет ренессанса, существующие станции должны будут оправдать свою безопасность. Япония остановила 46 из 50 действующих реакторов. Германия закрыла 11 из своих 17. Флот США держался политически, но изо всех сил пытался конкурировать экономически. После Фукусимы в США начали вывод из эксплуатации 12 реакторов, планируется вывести еще три.

В Массачусетском технологическом институте Кокран и ДеВитт, которые вместе работали ассистентами в классе ядерных реакторов в 2009 году и поженились в 2011 году, были разочарованы неудачей. «Это было похоже на то, что там есть все эти крутые технологии. Давайте что-нибудь с этим сделаем», — говорит Кокран. Но атомная промышленность никогда не была легким местом для новаторов. В США в оперативных рядах уже давно доминируют «молоточки» — офицерский корпус атомного флота ВМФ, должным образом обученный тому, как делается дело, но менее заинтересованный в том, чтобы делать это по-другому. Правительства всегда крепко контролировали ядерную энергетику; на протяжении десятилетий технология была скрыта. Революция персональных компьютеров, а затем бурный рост Интернета еще больше истощили инженерные таланты. С точки зрения ДеВитта и Кокрана, атомная энергетика уже окостенела к тому времени, когда Фукусима и гидроразрыв полностью остановили ее. «В конце концов вы дошли до того, что нам нужно попробовать что-то другое», — говорит ДеВитт.

Он и Кокран начали тайно собирать своих однокурсников из Массачусетского технологического института для мозгового штурма. Ядерщики, как правило, догматичны в отношении своего любимого метода расщепления атомов, но оставались агностиками. «Я не думал, что нам нужно все делать по-другому, — говорит ДеВитт. Скорее, у них было предчувствие, что незначительные улучшения могли бы дать большие результаты, если бы их можно было распространить на все обычные проблемы отрасли — будь то подходы к регулированию, бизнес-модели, проектирование самих систем или сложность их фактического создания.

---

Еще от TIME

---

В 2013 году Кокран и ДеВитт начали сдавать свободную комнату в своем доме в Кембридже на Airbnb. Их первыми гостями были пара учителей с Аляски. Отдаленные общины, в которых они преподавали, зависели от дизельного топлива для получения электричества, которое стоило огромных денег. Этот дефицит энергии создал возможность: в таких условиях даже очень дорогой ядерный реактор может быть дешевле, чем существующая система. Дуэт нацелился на цену в 100 долларов за мегаватт-час, что более чем вдвое превышает обычные затраты на энергию. Они представляли себе, как использовать этот высокозатратный ранний рынок как путь к масштабированию своего производства. Они поняли, что для того, чтобы заставить его работать экономично, им не нужно заново изобретать технологию реактора, а только процессы производства и продажи. Они решили владеть своими реакторами и поставлять электроэнергию, а не снабжать реакторы сами, действуя как сегодняшние разработчики солнечной или ветровой энергии. «Речь идет не столько о технологии, — говорит ДеВитт, — сколько о другом подходе ко всему процессу».

Эта полоса индивидуализма вызвала недоумение среди ветеранов атомной энергетики — и деньги от венчурных капиталистов Силиконовой долины, в том числе поддержка от Y Combinator, где такие компании, как Airbnb и Instacart, начали свою деятельность. За восемь лет, прошедших с тех пор, Oklo отличилась от конкурентов, думая меньше и двигаясь быстрее. В этой области есть и другие конкуренты: NuScale, базирующаяся в Орегоне, работает над коммерциализацией реактора, аналогичного по конструкции существующим атомным электростанциям, но построенного из модулей мощностью 77 мегаватт. TerraPower, основанная Биллом Гейтсом в 2006 году, планирует разработать новую технологию, которая использует тепло для хранения энергии, а не для вращения турбины, что делает ее еще более гибким вариантом для электрических сетей, которым все больше нужна такая гибкость. А X-energy, фирма из Мэриленда, получившая значительное финансирование от Министерства энергетики США, разрабатывает реакторы мощностью 80 мегаватт, которые также можно сгруппировать в «четыре блока», приближая их по размеру к сегодняшним электростанциям. Тем не менее, до их первых установок еще несколько лет и миллиард долларов. Oklo хвастается, что его приложение NRC в 20 раз короче, чем у NuScale, а стоимость его разработки в 100 раз меньше. (Предложенный Oklo реактор будет производить одну сороковую мощности реактора NuScale.) NRC приняла заявку Oklo на рассмотрение в марте 2020 года, и правила гарантируют, что этот процесс будет завершен в течение трех лет. Oklo планирует запустить электроэнергию примерно в 2023 году на площадке в Национальной лаборатории Айдахо, одной из старейших в США ядерных исследовательских площадок, и поэтому уже одобрена для таких усилий. Затем наступает трудная часть: делать это снова и снова, получать достаточно заказов, чтобы оправдать строительство завода, чтобы сделать гораздо больше реакторов, снижать затраты и надеяться, что политики и активисты больше беспокоятся об угрозе парниковых газов, чем об опасностях расщепления атомов.

Ветераны атомной промышленности сохраняют осторожность. Они все это уже видели. Реактор Westinghouse AP1000, впервые одобренный NRC в 2005 году, рекламировался как флагманская технология ядерного возрождения Обамы. Он обещал быть безопаснее и проще, используя гравитационные, а не электрические насосы для охлаждения реактора в случае чрезвычайной ситуации — теоретически это снизит опасность перебоев в подаче электроэнергии, подобных тому, что привело к катастрофе на Фукусиме. Его компоненты могут быть изготовлены в централизованном месте, а затем отправлены на сборку гигантскими частями.

Но все это было легче сказать, чем сделать. Westinghouse и ее подрядчики изо всех сил пытались изготовить компоненты в соответствии со сверхвысокими требованиями ядерной энергетики, и в конце концов фактически был реализован только один проект AP1000 в США: электростанция Vogtle в Джорджии. Ожидалось, что два реактора, одобренные в 2012 году, будут стоить 14 миллиардов долларов и будут завершены в 2016 и 2017 годах, но затраты выросли до 25 миллиардов долларов. Первый откроется, наконец, в следующем году.

Oklo и его конкуренты утверждают, что на этот раз все по-другому, но им еще предстоит это доказать. «Поскольку мы еще не построили ни одного из них, мы можем обещать, что их создание не будет проблемой», — шутит Грегори Яцко, бывший председатель NRC, который с тех пор стал самым резким критиком технологии. — Значит, нет никаких доказательств нашей неудачи.

Экскурсия в диспетчерскую реактора № 2 Чернобыльской АЭС

Георг Цинслер—Анценбергер/Редух

Задача

Градирня атомной электростанции Хоуп-Крик возвышается на 50 этажей над Искусственным островом в штате Нью-Джерси, построенным на болотистом берегу реки Делавэр. Три реактора здесь — один принадлежит Хоуп-Крик, а два находятся в ведении Салемской генерирующей станции, которая находится на той же площадке, — вырабатывают поразительные 3465 мегаватт электроэнергии, или примерно 40% от общего объема электроэнергии в Нью-Джерси. Строительство началось в 1968 году и было завершено в 1986 году. Их ближайшие человеческие соседи живут за рекой в ​​штате Делавэр. В остальном завод окружен заповедными болотами, утыканными радиационными датчиками и редкими будками охраны. Из 1500 человек, работающих здесь, около 100 являются лицензированными операторами реакторов — специальное обозначение, данное NRC, и их имеют менее 4000 человек в стране.

Среди новеньких в их рядах Джуди Родригес, уроженка Элизабет, штат Нью-Джерси, еще одна выпускница Массачусетского технологического института. — У меня есть ваше разрешение войти? — спрашивает она дежурного в диспетчерской реактора «Салем-2», который был введен в эксплуатацию в 1981 году и способен производить 1200 мегаватт энергии. Оператор открывает выдвижной ленточный барьер, как в аэропорту, и мы перешагиваем толстую красную полосу на ковре. Серый шкаф в форме подковы содержит сотни кнопок, светящихся индикаторов и мигающих огней, а красная светодиодная стойка в центре стены показывает самую важную цифру в комнате: 9. 44 мегаватта — столько энергии вырабатывал реактор «Салем-2» в тот сентябрьский полдень. Рядом с ним круглая схема из квадратных световых индикаторов, показывающих топливные сборки урана внутри активной зоны, глубоко внутри бетонного купола защитной оболочки в паре сотен ярдов от него. В Салеме-2 764 таких постройки; каждый имеет площадь около 6 дюймов в квадрате и 15 футов в высоту. Они содержат источник энергии реактора, которые являются одними из самых охраняемых и контролируемых материалов на земле. Чтобы никто, работающий там, не забыл об этом факте, на стенах вокруг завода нарисована фраза: «Прямая видимость реактора».

Будучи воплощением критической инфраструктуры, эта станция пострадала от кризисов, от которых США пострадали за последние несколько десятилетий. После 11 сентября три реактора здесь потратили почти 100 миллионов долларов на модернизацию безопасности. Все входящие на завод проходят через металло- и взрывчатые детекторы, а на выходе – детекторы радиации. Прогулка между зданиями влечет за собой пересечение бетонного пространства под высокими пуленепробиваемыми ограждениями (BRE). На заводе есть охрана, в которой больше членов, чем в любой другой штат Нью-Джерси, помимо полиции штата, а федеральные правила NRC означают, что им не нужно соблюдать ограничения штата на автоматическое оружие.

Масштабы и сложность операции ошеломляют и обходятся дорого. «Эксплуатация места, на котором вы сейчас сидите, обходится нам примерно в 1,5–2 миллиона долларов в день», — говорит Ральф Иззо, президент и главный исполнительный директор PSEG, коммунальной компании Нью-Джерси, которая владеет и управляет заводами. «Если эти растения не получают этого на рынке, это тяжелая пилюля». В 2019 году Совет коммунальных служб Нью-Джерси согласился выделить ежегодные субсидии в размере 300 миллионов долларов на поддержание работы трех реакторов. Обоснование простое: если государство хочет достичь своих целей по сокращению выбросов углерода, необходимо поддерживать работу заводов, учитывая, что они поставляют 90% безуглеродной энергии штата. В сентябре законодательный орган Иллинойса пришел к тому же выводу, что и Нью-Джерси, утвердив почти 700 миллионов долларов в течение пяти лет, чтобы оставить открытыми две существующие атомные электростанции. Двухпартийный законопроект об инфраструктуре включает дополнительную поддержку в размере 6 миллиардов долларов (наряду с почти 10 миллиардами долларов на разработку будущих реакторов). Еще больше ожидается в более широком законопроекте Build Back Better.

Эти субсидии, оформленные в обоих штатах как «кредиты на сокращение выбросов углекислого газа», признают тот факт, что атомные электростанции сами по себе не могут экономически конкурировать с природным газом или углем. «Всегда существовало представление об этой технологии, которое никогда не соответствовало действительности», — говорит Яцко. Субсидии также показывают, как изменение климата изменило уравнение, но недостаточно решительно, чтобы гарантировать будущее атомной энергетики. Законодатели и энергетические компании смиряются с новой идентификацией атомной энергетики как чистой энергии, заслуживающей тех же экономических стимулов, что и солнечная и ветровая. По словам Джоша Фрида из аналитического центра Third Way, Вашингтон, округ Колумбия, операторы существующих электростанций хотят получать компенсацию за производство огромного количества безуглеродной энергии, которая отстаивает ядерную энергетику как решение проблемы климата. «В этом есть неотъемлемая выгода, и за это нужно платить». На данный момент это дало американским операторам ядерных установок некоторую уверенность в их будущих перспективах. «Мегаватт электроэнергии с нулевым выбросом углерода, покидающий сеть, ничем не отличается от нового мегаватта электроэнергии с нулевым выбросом углерода, поступающей в сеть», — говорит Кэтлин Бэррон, старший вице-президент по правительственным и регулирующим вопросам и государственной политике в Exelon, крупнейшем в стране оператор ядерных реакторов.

Во всем мире страны борются с одним и тем же уравнением. Германия и Япония закрыли многие из своих заводов после аварии на Фукусиме и увидели, что их прогресс в сокращении выбросов углерода пострадал. Германия не построила новые возобновляемые источники энергии достаточно быстро, чтобы удовлетворить свои потребности в электроэнергии, и восполнила этот пробел за счет грязного угля и природного газа, импортируемых из России. Япония, находящаяся под международным давлением, требующим более агрессивных действий для достижения своих целей по углероду, объявила в октябре, что она будет работать над перезапуском своих реакторов. «Ядерная энергия незаменима, когда мы думаем о том, как мы можем обеспечить стабильное и доступное электроснабжение при решении проблемы изменения климата», — сказал Коити Хагиуда, министр экономики, торговли и промышленности Японии, на октябрьской пресс-конференции. Китай строит больше новых ядерных реакторов, чем любая другая страна, и планирует построить до 150 к 2030-м годам, оценочная стоимость которых составляет почти полтриллиона долларов. Задолго до этого, в этом десятилетии, Китай обгонит США как оператора крупнейшей в мире ядерно-энергетической системы.

Атомная электростанция Сиво, Сиво, Франция, май 2018 г.

Франческа Тодде — contrasto/Redux

Будущее не будет определяться выбором между ядерной или солнечной энергией. Скорее, это технически и экономически сложный баланс добавления как можно большего количества возобновляемой энергии при обеспечении стабильного снабжения электроэнергией. На данный момент это легко. «Существует достаточно возможностей для создания возобновляемых источников энергии до достижения уровней проникновения, поэтому мы беспокоимся о стабильности сети», — говорит Иззо из PSEG. Нью-Джерси, со своей стороны, планирует к 2035 году добавить 7500 мегаватт оффшорной ветровой энергии, что примерно эквивалентно шести новым реакторам размером с Салем. Технология для этого легко доступна — только в Канзасе уже установлено примерно такое количество ветряных электростанций.

Проблема возникает, когда возобновляемые источники энергии составляют большую часть электроэнергии или когда стихает ветер. Потребность в «фирменной» генерации становится все более острой. «Вы не можете управлять нашей сетью исключительно на основе возобновляемых источников энергии», — говорит Иззо. «Нужно решение для межсезонного хранения, а экономичного решения для межсезонного хранения еще никто не придумал».

Существующая атомная энергетика лучше всего — помимо того факта, что она уже существует — это ее «коэффициент мощности», отраслевой термин, обозначающий, насколько часто электростанция полностью реализует свой энергетический потенциал. На протяжении десятилетий атомные станции боролись с простоями и длительными периодами обслуживания. Сегодня улучшения в управлении и технологиях повышают вероятность того, что они будут работать непрерывно — или «от размыкателя к размыкателю» — между запланированными заправками, которые обычно происходят каждые 18 месяцев и занимают около месяца. В Салеме и Хоуп-Крик PSEG вывешивает баннеры в коридорах, чтобы отмечать каждый новый рекорд без перерыва на техническое обслуживание. Это улучшение распространяется на всю отрасль. «Если вы вернетесь к нашим показателям в середине 70-х, а затем посмотрите на наши сегодняшние показатели, это эквивалентно строительству 30 новых реакторов», — говорит Мария Корсник, президент и главный исполнительный директор Института ядерной энергии, главной лоббистской организации отрасли. . Эта повышенная надежность стала сегодня его главной визитной карточкой.

В течение следующих 20 лет атомным станциям нужно будет разработать новые трюки. «Одно из новых слов в нашем лексиконе — «гибкость», — говорит Мэрилин Крей, вице-президент по ядерной стратегии и развитию компании Exelon, которая эксплуатирует 21 реактор. «Гибкость не только в существующих установках, но и в проектах новых, чтобы сделать их еще более гибкими и адаптируемыми для дополнения возобновляемых источников энергии». Меньшие заводы могут легче адаптироваться к сети, но они также могут обслуживать новых клиентов, например, поставлять энергию непосредственно на заводы, сталелитейные заводы или опреснительные установки.

Запуск этих небольших заводов может стоить того, но это будет непросто. Нельзя просто отбросить то, что лежит в основе всего этого, а именно сложную технологию создания, — говорит Яцко, бывший председатель NRC. «Эти заводы сложно сделать, их сложно спроектировать, их сложно спроектировать, их сложно построить. В какой-то момент это должно стать очевидным выводом из этой технологии».

Но столь же очевиден вывод, что мы больше не можем жить без него. «Реальность такова, что вам нужно очень прищуриться, чтобы увидеть, как вы доберетесь до нуля без ядерной энергии», — говорит Фрид из Third Way. «Много желаемого за действительное, много скрещенных пальцев».