Американская компания X Energy разрабатывает малые модульные реакторы на гелиевом охлаждении, способные выдавать не только электричество, но и промышленный пар для тяжёлой индустрии.
Тяжёлая промышленность — это не только трубы, дым и роботы-манипуляторы. Это ещё и гигантские объёмы тепла, которые нужны для производства бетона, стекла, стали, пластмасс и удобрений. Солнечные панели и ветряки отлично делают электричество, но вот с чистым жаром у них проблемы. Именно на этом фронте X Energy решила сыграть свою партию. Американская компания из Роквилла, штат Мэриленд, разрабатывает малые модульные реакторы, которые должны закрыть потребности самых энергоёмких производств планеты.
В чём фишка Xe 100
Традиционные ядерные реакторы работают на воде. Её кипятят, пар крутит турбину, все довольны. Но вот беда: даже под давлением вода закипает при температуре, которая для промышленных нужд недостаточна. Нужны сотни градусов, а водяное охлаждение столько не даёт. X Energy предлагает использовать в качестве теплоносителя гелий. Инертный газ, который не вступает в реакции, не меняет агрегатное состояние и позволяет работать при гораздо более низком давлении и куда более высокой температуре.
Xe 100 — это высокотемпературный газоохлаждаемый реактор с галечным слоем. Каждый модуль выдаёт около 200 МВт тепловой мощности и примерно 80 МВт электрической. Это примерно одна десятая от мощности типичного современного энергоблока. Но именно компактность и модульность позволяют ставить такие реакторы прямо на территории заводов, не строя километры линий электропередачи.
Топливо Triso: бронированные шарики
В основе реактора лежит топливо Triso — сокращение от «трёхструктурное изотропное топливо». Это крошечные урановые сердечники размером с маковое зерно, каждый из которых закатан в несколько слоёв керамики. Такая оболочка выдерживает коррозию и не плавится даже при экстремальных температурах. Именно Triso делает Xe 100 принципиально безопаснее традиционных реакторов.
Топливные шарики непрерывно загружаются сверху, медленно опускаются вниз через активную зону и внизу либо отправляются на переработку, либо выводятся как отходы. Если питание пропадает и температура внутри растёт, физика процесса сама останавливает реакцию: материалы расширяются, нейтроны начинают взаимодействовать иначе, и цепная реакция затухает без всякого вмешательства оператора. Компания называет такой реактор «внутренне безопасным».
Кому это нужно
Промышленный нагрев сегодня отвечает за 18 процентов мировых выбросов парниковых газов. Примерно половина из них приходится на высокотемпературные процессы, которые сложно электрифицировать. Размещение малых реакторов рядом с крупными заводами может серьёзно сократить углеродный след мировой индустрии. Xe 100 может поставлять пар напрямую или комбинировать его с выработкой электричества.
Отдельная аудитория — дата-центры. Искусственный интеллект и облачные вычисления стали крупнейшим источником нового спроса на электричество в США, и к 2030 году потребление может удвоиться. X Energy утверждает, что до двенадцати реакторов можно собрать в кластер и обеспечить площадку круглосуточной энергией дешевле традиционной АЭС и без головной боли с подключением к сетям.
Подводные камни
Технология гелиевого охлаждения известна давно, но коммерческого успеха пока не снискала. Единственные работающие реакторы такого типа сегодня находятся в Китае, и они испытывают трудности с непрерывной работой. X Energy уверяет, что её вертикально интегрированная цепочка поставок топлива решит проблему, а срок службы реактора составит 60 лет.
Экономика малых модульных реакторов пока не доказана. Управление энергетической информации США подсчитало, что электричество от таких установок будет стоить более чем в шесть раз дороже, чем от солнечных ферм. Регуляторная среда и госфинансирование сейчас благоприятствуют ядерной энергетике, но за долгий срок разработки всё может измениться.
С отходами тоже не всё гладко. Triso-реакторы хороши с точки зрения безопасности и нераспространения — из прочных шариков сложно сделать оружие. Но по объёму отработанного топлива на единицу энергии Xe 100 может дать в десять раз больше, чем существующие реакторы. Правда, уровень радиоактивности отходов ниже, и хранить их проще.
Что дальше
Комиссия по ядерному регулированию США уже выдала дочерней структуре X Energy лицензию на производство топлива Triso-X. Первый завод планируется достроить к 2028 году. Реактор Xe 100 для химического предприятия Dow в Техасе прошёл первый регуляторный барьер и может заработать в начале 2030-х.
Параллельно X Energy работает над кластером из четырёх реакторов общей мощностью 320 МВт в Ричленде, штат Вашингтон, совместно с Amazon. А в Великобритании компания вместе с Centrica продвигает проект на 6 ГВт в северо-восточной Англии. Оба проекта нацелены на выработку электричества в 2030-х годах.
Наша редакция будет следить за развитием проекта. Если X Energy действительно сможет доказать, что гелиевые реакторы работают стабильно и окупаются, это может стать поворотным моментом для всей мировой энергетики.