Компания Georgia Power сообщила, что реактор проекта AP1000 компании Westinghouse на площадке АЭС Vogtle в штате Джорджия запустил самоподдерживающуюся реакцию ядерного деления. Это первый построенный за 30 лет в США ядерный реактор и первый по проекту AP1000. Ввод энергоблока в эксплуатацию ожидается к маю или июню этого года после комплексных испытаний реактора и повышения нагрузки до номинального значения 1250 МВт.

Энергоблок Vogtle 4. Источник изображения: Georgia Power

Строительство двух реакторов AP1000 поколения III+ с полностью пассивными системами безопасности и модульной конструкцией началось в 2013 году. Вскоре с реализацией проекта начались трудности, что в итоге заставило компанию Toshiba оформить банкротство дочерней компании Westinghouse и искать деньги, чтобы не обанкротиться самой. Как следствие этого процесса подразделение по производству флеш-памяти Toshiba было продано консорциуму сторонних компаний.

Достройкой реактора Vogtle 3 занялись местные компании Southern Nuclear и Georgia Power, с чем они справились. До этого четыре реактора по проекту AP1000 смогли построить в Китае местные компании. Юридически продажа Westinghouse корпорациям Cameco и Brookfield Renewable Partners должна быть закрыта до конца текущего года. Toshiba купила Westinghouse в 2006 году.

На площадке АЭС Vogtle строится ещё один реактор AP1000 — Vogtle 4. Для Westinghouse и её новых хозяев продолжение работы и запуск второго модуля важны в дальнейшей перспективе. Представители Westinghouse уже заключили предварительную договорённость о строительстве до шести реакторов AP1000 в Польше. Аналогичные договорённости готовятся с властями Болгарии и Украины. Причём для украинских АЭС Westinghouse производит топливные сборки, что откроет перед ней возможность поставлять топливо на существующие атомные электростанции, построенные по советским и российским проектам.

В отличие от Европы США не собираются отказываться от мирного атома и по мере сил восстанавливают пробелы, сделанные предыдущими властями в отношении поддержки атомной индустрии. Достижение реактором Vogtle 3 стадии первой критичности подтверждает, что многое сохранено. И, кстати, если верить слухам, специалисты Westinghouse сейчас помогают французам достроить атомные реакторы во Франции. Местная компания EDF, как выясняется на практике, тоже растеряла компетенции, но это уже другая история.

Единство стран Европейского союза разошлось в вопросе считать ли атомную энергетику и всё, что с ней связано полезным для климата Земли или нет? Оспорить использование мирного атома пытается Германия и ряд поддержавших её стран, тогда как возглавляемая Францией коалиция шаг за шагом продавливает идею озеленения энергетики с помощью атомной энергии. По крайней мере, власти ЕС разрешили Франции производить «зелёный» водород энергией с АЭС.

Источник изображения: Pixabay

Производство водорода с помощью атомной энергетики — это лишь часть глобальной водородной Директивы ЕС. Европейский союз вслед за США принимает меры для снижения зависимости от ископаемых источников топлива и, в первую очередь, от природного газа. В этих планах водороду отводится главная роль. Пакет мер по водородной Директиве был представлен в декабре 2021 года, а заключительное голосование по нему прошло 9 февраля.

Комитет по промышленности, исследованиям и энергетике ЕС поддержал полное соглашение 62 голосами за и двумя против. Против ряда нормативных актов Директивы голосовали 17 человек, а 54 отдали голоса в их поддержку. На следующем этапе пакет мер в рамках водородной Директивы должен быть утверждён полным составом Европейского парламента, что произойдёт в марте. После этого последуют переговоры с 27 странами участницами ЕС.

Активно против принятых мер и актов голосует Германия и возглавляемая ею коалиция. У Германии нет собственной атомной энергетики, и она пытается заблокировать любые льготы для этого сектора. Представители Германии, например, заблокировали очередной раунд переговоров по Директиве о возобновляемых источниках энергии, которая охватывает более широкий круг проблем, чем Директива о водороде. Германия утверждает, что пока нет полной ясности в отношении происхождения возобновляемого водорода, атомную энергетику нельзя считать «зелёной».

Тем не менее, Франция получила разрешение на производство именно «зелёного» или возобновляемого водорода с применением энергии от атомных электростанций. В дальнейшем такой водород будет использоваться в ЕС как источник энергии для энергетически ёмких отраслей, например для выплавки стали. Примечательно, что водород в ЕС не планируют использовать для отопления жилищ граждан. Принято, что этот сектор обеспечат тепловые насосы и возобновляемые источники энергии.

Поскольку газотранспортная система масштаба прокачки природного газа будет больше не нужна (раз она не потребуется для нужд отопления), почти вся сегодняшняя инфраструктура будет уничтожена либо сведена до минимума, лишь бы обеспечить промышленных потребителей. По этому поводу у стран ЕС есть разногласия. Зелёные считают, что газотранспортную систему необходимо полностью уничтожить, чтобы нефтегазовые компании не получили преимущества. Иначе это будет, как пустить лису в курятник. Только созданная с нуля система распределения водорода обеспечит равные конкурентные условия для развития зелёной энергетики.

Согласно принятым нормативам, на каждый килограмм выработанного с помощью АЭС водорода H₂ производится 2,77 кг CO₂e (эквивалента CO₂). Примерно столько же углекислого газа производится при выработке водорода с помощью ветровой и солнечной энергетики. В принципе, любой водород с выработкой менее 3,38 кг CO₂ на 1 кг H₂ принято считать низкоуглеродным, поэтому атомная энергетика легко помещается в зелёный диапазон. Но бюрократическая борьба ещё не окончена и Германия надеется хоть в чём-то взять реванш.

Список компаний, выбранных для строительства на территории Европейского союза малых модульных атомных реакторов, пополнился британской Rolls-Royce. Ранее для аналогичных программ были выбраны компании NuScale и GE Hitachi. Компания Rolls-Royce подписала Меморандум о взаимопонимании с польской компанией Industria, тогда как NuScale рассчитывает начать покорение Европы с Румынии, а GE Hitachi — с Эстонии.

Источник изображения: Rolls-Royce

Следует сказать, что основная идея государственной компании Industria, которая является частью открытого акционерного общества Industrial Development Agency JSC (IDA), заключается в создании сети атомных электростанций для производства «низкоуглеродного» водорода. Будущий кластер, помимо обеспечения польских потребителей электроэнергией, будет производить от 50 тыс. т водорода в год.

Первый типовой проект малого модульного реактора Rolls-Royce предусматривает энергетический объект мощностью 470 МВтэ. Это уменьшенная копия водяного реактора под давлением, что облегчает проектные работы и сертификацию, но ведёт к кратному увеличению объёмов ядерных отходов (мощность реактора падает на порядок, а объём материалов для реактора уменьшается не столь сильно). В Великобритании первый реактор по данному проекту обещают ввести в эксплуатацию в 2029 году, но разрешение на строительство будут получать не раньше середины 2024 года.

Согласно предварительной договорённости с Industria, первый в Польше кластер из реакторов Rolls-Royce может включать до трёх установок. Также рассматривается возможность заменить более 8 ГВт мощностей угольных электростанций в южной Польше на ММР Rolls-Royce с 2030 по 2040 годы.

Это не единственный атомный проект для Польши. Страна находится в начале процесса широкомасштабного перехода на атомную энергию в рамках планов по декарбонизации. Так, в прошлом году правительство страны выбрало реакторы AP1000 компании Westinghouse для первой части плана по строительству к 2040 году шести полномасштабных реакторов мощностью до 9 ГВт, а южнокорейская Korea Hydro & Nuclear Power согласовала отдельный план строительства АЭС в Патнове с польскими компаниями ZE PAK и Polska Grupa Energetyczna.

Не менее амбициозные планы по строительству в Польше малых модульных реакторов. В частности, неделей ранее компания PKN Orlen заявила, что готовится объявить места для размещения до 79 реакторов SMR BWRX-300 компании GE Hitachi Nuclear Energy. Также в прошлом месяце французская EDF подписала соглашение с компанией Respect Energy о разработке проектов ядерной энергетики на основе технологии Nuward SMR.

В июле 2022 года производитель меди и серебра компания KGHM Polska Miedz SA подала заявку в Национальное агентство по атомной энергии Польши об оценке электростанции VOYGR SMR компании NuScale. KGHM заявляет, что её целью является развертывание первой электростанции NuScale VOYGR SMR в Польше уже в 2029 году. Черты будущего энергетики Польши и значительной части Европейского союза меняются так быстро и так сильно, что остаётся только удивляться, о чём все думали раньше?

Свежий анализ Международного энергетического агентства (МЭА) раскрывает, что к 2025 году в мировом энергетическом секторе произойдёт переломный момент. К этому времени энергия из возобновляемых источников начнёт доминировать в мировой генерации, что подчеркнёт закат ископаемой энергетики. К этому подталкивает сама природа, которая беспощадна к людям за последствия загрязнений.

Источник изображения: Pixabay

Данные последних лет показывают, что рост поставок возобновляемой энергии опережает рост генерации с помощью ископаемого топлива. В ближайшие несколько лет почти все новые поставки электроэнергии в мире будут осуществляться за счет возобновляемой и ядерной энергии, что благоприятно скажется на климате — ограничит выбросы и загрязнение.

В частности, до 2025 года безуглеродная энергетика удовлетворит во всём мире свыше 90 % нового спроса на электроэнергию. И большая часть этой энергии будет поступать из возобновляемых источников, включая солнечную, ветровую и гидроэнергетику. Также свой вклад внесёт ядерная энергетика, временно признанная чистой, но ядерный ренессанс будет сравнительно скромный, считают аналитики. Тем не менее, всё вместе приведёт к переломному моменту в энергетике и к её решающему «озеленению».

В 2022 году выбросы углекислого газа достигли пика, находят в МЭА, но дальше эти показатели выйдут на плато и начнут снижаться. «Мы близки к переломному моменту для выбросов в энергетическом секторе», — заявил сегодня в пресс-релизе исполнительный директор МЭА Фатих Бироль (Fatih Birol).

Если говорить предметно, то к 2025 году аналитики МЭА ожидают, что на долю возобновляемых источников придётся 35 % мирового производства электроэнергии. Доля угля в генерации снизится до 33 %. Природный газ сохранит вклад в выработку электричества на уровне 20 %, а атомная энергетика увеличит свою долю до 10 %.

Специалисты подчёркивают, что глобальное изменение климата уже негативно сказывается на выработке электроэнергии, заставляя снижать поставки ветряной и гидроэнергетики, а также тормозя работу атомной генерации за счёт обмеления водных ресурсов. Всё это указывает на усиление зависимости от природы и заставляет серьёзнее относиться к сокращению генерации за счёт ископаемого топлива. Мировой системе электрогенерации жизненно важно становиться устойчивее и чище, тут двух мнений быть не может, уверены в МЭА.

Эстонская компания Fermi Energia выбрала малый модульный реактор BWRX-300 компании GE Hitachi для первой в стране атомной электростанции. Реактор станет для Эстонии и зарубежных клиентов источником «чистого» электричества мощностью 300 МВтэ. Впрочем, для начала строительства придётся серьёзно изменить законодательство страны в области атомного регулирования, что должно произойти в кратчайшие сроки.

Малый модульный реактор BWRX-300 в представлении художника. Источник изображения: GE Hitachi

В сентябре 2022 года эстонская Fermi Energia объявила конкурс на проекты малых модульных реакторов, к главным преимуществам которых относятся сравнительно быстрое строительство, относительно небольшие затраты и повышенная безопасность эксплуатации. На конкурс были представлены проекты установок GE Hitachi, NuScale и Rolls-Royce. Заявки подавались к декабрю с полной технической документацией, необходимой для оценки стоимости строительства. По словам компании, при выборе технологии критериями были технологическая зрелость, создание эталонной установки, экономическая конкурентоспособность и участие эстонских предприятий в цепочке поставок.

На днях Fermi Energia сообщила о сделанном выборе. В качестве рабочего проекта выбран реактор BWRX-300 GE Hitachi. На этот выбор самое решительное влияние оказало то, что аналогичная установка будет построена в Канаде. Точнее проект BWRX-300 принят канадским регулятором для лицензирования и вскоре может начаться подготовка к строительству. Всё идёт к тому, что это будет вообще первый малый модульный реактор, построенный на североамериканском континенте. Это пока ещё не рабочая установка (как требовали условия контракта), но у остальных разработчиков нет даже этого. Реактор NuScale прошёл ряд важных этапов в получении лицензии, но заявка на начало строительства в США будет подаваться не раньше первого квартала 2024 года.

Другим важным преимуществом реактора BWRX-300 необходимо считать то, что он использует традиционное топливо, тогда как для работы реактора NuScale потребуется топливо на основе металлического высокопробного низкообогащённого уранового топлива (HALEU) с содержанием изотопа урана-235 на уровне 20 % (в обычном топливе его не более 5 %). В достаточном количестве топливо HALEU есть только у России и эстонская компания, вероятно, посчитала такую зависимость лишней.

Реактор BWRX-300

Наконец, принцип работы реактора BWRX-300 опирается на давно используемую в больших установках схему кипящих водо-водяных реакторов, у которых вода превращается в перегретый пар в активной зоне. Это всё многократно проверено на практике и очень надёжно, но при этом за счёт масштабирования в меньшую сторону приведёт к кратному увеличению радиоактивных отходов. Пожалуй, это единственный серьёзный минус у ММР, построенным по классическим схемам.

Выбор реактора BWRX-300 для реализации в Эстонии запускает процедуру разработки детального проекта для составления сметы. Дальше в дело должны вступить законодатели, чтобы создать правовую основу для реализации проекта. После этого будет запущен поиск и сертификация мест для строительства реактора. К моменту запуска стройки в Эстонии проект BWRX-300 должен во всю развиваться в Канаде, на что эстонцы сильно рассчитывают, так как в мире нет ещё ни одного такого реактора и чей-то опыт поможет избежать многих ошибок на месте. В конечном итоге ММР BWRX-300 компания Fermi Energia рассчитывает запустить к Рождеству 2031 года. Для GE Hitachi, которая надеется подмять под себя европейский атомный рынок, это будет делом чести.

Американский стартап B2U Storage Solutions нашёл эффективное применение бывшим в употреблении аккумуляторам для электромобилей. Сотни батарей, объединённые в единую сеть, подключили к местной энергосистеме и используют их в качестве дополнительной системы хранения энергии. По словам B2U Storage Solutions, это позволяет значительно снизить издержки при хранении электроэнергии, полученной от солнечных и ветряных станций.

Источник изображений: Reuters

По словам руководства B2U Storage Solutions, в их распоряжении находится энергоустановка ёмкостью 25 МВт·ч, состоящая из 1300 бывших в употреблении аккумуляторных батарей для электромобилей. Она подключена к солнечной электростанции, расположенной в калифорнийском городе Ланкастер. Как отметил исполнительный директор компании Фриман Холл (Freeman Hall), этот проект по продаже электроэнергии на оптовом рынке считается первым в своём роде, и принёс B2U Storage Solutions в прошлом году $1 млн. Сама компания B2U Storage Solutions была основана в 2019 году при финансовой поддержке японской торговой компании Marubeni Corp.

Хотя технология находится в зачаточном состоянии, в перспективе она позволит задействовать миллионы бывших в употреблении аккумуляторных батарей, появление которых прогнозируется с приходом массовой электрификации транспорта в ближайшие годы. Кроме того, это более экономичный способ использования огромного количества аккумуляторов, необходимых для хранения солнечной и ветровой энергии при пасмурной и безветренной погоде.

Особенность массива аккумуляторных батарей B2U Storage Solutions заключается в том, что автомобильные батареи здесь используются без всяких доработок и изменений. Их просто помещают в небольшие конструкции при сохранении оригинального корпуса. Использование аккумуляторных батарей таким образом позволяет не только продлевать жизнь самим батареям, но также снижать затраты на ресурсы и издержки при эксплуатации таких энергоустановок. По оценкам Холла, такая система, как у B2U, может снизить капитальные затраты на аккумуляторные батареи примерно на 40 %.

«С учётом затраченных сил на создание такого массива, вторая жизнь и повторное использование помогают сделать общий жизненный цикл аккумуляторных батарей более энергоэффективным. Вы получаете максимальную отдачу с такого проекта», — отмечает Холл.

По его словам, со временем аккумуляторные батареи, использующиеся в автомобилях, деградируют и теряют запас ёмкости. Однако они по-прежнему имеют ценность в качестве стационарных хранилищ, к которым предъявляются более мягкие технические требования. Например, те же батареи в энергоустановке B2U были произведены не более 8 лет назад и ранее использовались в электромобилях компаний Honda и Nissan.

Реформирование энергетической системы в эпоху перехода на возобновляемые источники таит в себе определённые технические вызовы. В частности, большинство энергетических установок, вырабатывающих электроэнергию из солнечного света и ветра требуют наличия достаточно ёмких систем хранения энергии. Sumitomo Electric рассчитывает предложить клиентам батареи большой ёмкости со сроком службы в 30 лет, и наладить их выпуск на территории Северной Америки.

Источник изображения: Nikkei Asian Review

Об этом сообщает Nikkei Asian Review со ссылкой на представителей японской компании Sumitomo Electric. Рынок Северной Америки с этой точки зрения весьма перспективен, поэтому выпуск компонентов для систем стационарного хранения электроэнергии имеет смысл наладить локально. Тестовая площадка в Калифорнии уже использует изготовленные Sumitomo проточные окислительно-восстановительные батареи, чей принцип работы обратен топливным ячейкам. Если последние используют топливо (водород) для генерирования электроэнергии, то проточные батареи способны принимать электрический заряд и хранить его после преобразования при участии мембраны в двух жидкостях определённого химического состава.

К преимуществам таких электрохимических элементов можно отнести длительный срок службы и относительно низкую удельную себестоимость. Элементы данного типа могут служить до 30 лет, в два раза дольше, чем литиевые аккумуляторы, нередко применяемые в подобных системах. Большие габаритные размеры хранилища в данном случае не являются недостатком, поскольку энергетические системы всё равно вынуждены занимать большие площади, получая первичную электроэнергию от солнечных панелей или массива ветряков.

По оценкам руководства Sumitomo Electric, в ближайшее время США станут крупнейшим рынком аккумуляторов, а среди местных штатов в этом отношении будет лидировать Калифорния. Компания планирует построить своё предприятие по выпуску проточных батарей либо в Техасе, либо в Мексике. Производство планируется запустить в 2024 году с использованием местного сырья. В Японии объёмы производства такой продукции планируется увеличить в три раза. Батареи данного типа в исполнении Sumitomo используют жидкий электролит на основе ванадия.

Компания GE Hitachi Nuclear Energy (GEH) сообщила, что подписала контракт на строительство первого в Северной Америке коммерческого малого модульного реактора (ММР). Установка BWRX-300 будет построена совместно с канадскими компаниями Ontario Power Generation (OPG), SNC-Lavalin и Aecon рядом с АЭС «Дарлингтон» на северном берегу озера Онтарио в Кларингтоне, что в Канаде.

Нажмите, чтобы увеличить. Источник изображения: GE Hitachi Nuclear Energy

Реактор BWRX-300 может начать работу на год–два раньше малого модульного реактора компании NuScale, которая стремится первой построить ММР в США. Предполагается, что на площадке Ontario Power Generation реактор BWRX-300 будет запущен в 2028 году, тогда как запуск реактора NuScale на площадке в Национальной лаборатории Айдахо отодвигается до 2029 года или на более позднее время.

Будет интересно проследить, если Канада и GE Hitachi перехватят инициативу. И GE Hitachi, и NuScale стремятся стать первыми компаниями на рынке ММР и за североамериканскими проектами последуют другие, включая европейские.

Реактор BWRX-300 относится к десятому поколению кипящих водо-водяных реакторов (BWR, boiling water reactor). Заявленная электрическая мощность установки достигает 300 МВтэ. К преимуществам BWRX-300 можно отнести простую конструкцию с естественной циркуляцией воды и пассивными системами безопасности, а также использование комбинаций обычного топлива, а не топлива типа HALEU, без которого не будет работать реактор NuScale и другие перспективные атомные реакторы.

За основу BWRX-300 был взят реактор ESBWR (Economic Simplified Boiling Water Reactor), ранее сертифицированный американским регулятором NRC. Тем самым получение сертификатов и лицензии для BWRX-300 шло по проторенному пути. Американский и канадский ядерные регуляторы продолжают координировать действия по реактору BWRX-300, что, к примеру, облегчит строительство такой же установки в США, а она рассматривается в штате Теннеси.

По контракту с канадскими компаниями GEH предоставит проект реактора, что будет включать ряд работ по проекту, в том числе проектирование, поддержку инженерного лицензирования, строительство, испытания, обучение и ввод в эксплуатацию. Наработки помогут продвинуть реакторы GEH в другие страны. Предварительные договорённости подписаны с компаниями из Польши и Великобритании. Для Hitachi это будет первый заказ на реактор с 2008 года. Важно будет запустить этот проект по возможности в срок и без превышения сметы, чего давно не наблюдалось при строительстве полномасштабных АЭС.

Китайскую академию инженерной физики (CAEP), занимающуюся разработками ядерного оружия, США внесли в санкционные списки ещё в 1997 году, но как минимум с 2020 года ей удавалось получить американские чипы, к которым у неё не должно было быть доступа. The Wall Street Journal сообщает о не менее чем 12 случаях, причём многие чипы приобретались входящей в состав академии лабораторией вычислительной гидродинамики, занятой в том числе моделированием ядерных взрывов.

Источник изображения: Diane Serik/unsplash.com

Подобные покупки, по данным издания являются, обходом ограничений, наложенных США и предназначенных для того, чтобы помешать использованию американских продуктов в ядерных исследованиях иностранными державами. Академия — одна из первых китайских структур, внесённых в санкционные списки. В частности, она создала первую в Китае водородную бомбу. Журналистское расследование позволило установить, что из научных работ, опубликованных CAEP за последние 10 лет, как минимум в 34 упоминается использование в исследованиях американских полупроводников в тех или иных целях, как минимум в семи случаях исследования могут быть связаны с ядерным оружием.

В октябре прошлого года США расширили список экспортных ограничений в отношении Китая, призванных помешать геополитическим соперникам получать передовые технологии, предназначенные для систем ИИ и суперкомпьютеров. Впрочем, в большинстве случаев используемые решения широко доступны на международном рынке. В NVIDIA сообщили, что CAEP в основном использует чипы общего назначения, проконтролировать движение которых по планете практически невозможно. Intel тоже подтвердила, что соблюдает введённые ограничения и то же обязаны делать и её клиенты, в теории. Эксперты сходятся во мнении, что движение чипов практически невозможно отследить, поскольку на Китай только в 2021 году приходилось более трети покупок чипов из общего объёма в $556 млрд.

Министерство торговли США в июне 2020 года расширило ограничения в отношении CAEP, добавив в свой чёрный список 10 структур, принадлежащих академии или управляемых ею, а также 17 прокси-структур, которые использовались для покупки необходимых американских комплектующих.

Тем не менее, китайские военные и их поставщики пока обходят санкции, закупая компоненты через подставные структуры и другими способами. Кроме того, множество разработанных в США чипов выпускаются за пределами США, из-за чего усложняется экспортный контроль. Помимо собственно закупки чипов проводятся и тендеры на другие виды товаров и услуг, например — на закупку и обслуживание плат, разработанных Cadence Design Systems, Inc., хотя в самой Cadence, утверждают, что строго соблюдают санкционный режим. По данным журналистов, тендеры в основном выполняются малыми китайскими компаниями.

Заметим, что американские компании иногда выпускают специальные версии своих продуктов для Китая. Так в ноябре NVIDIA сообщила, что будет выпускать ускоритель A800 — специальную версию ускорителя A100 с урезанной функциональностью специально для Поднебесной. И та же CAEP очень заинтересованно в этих и других моделях.

Источник изображения: Joshua Sortino/unsplash.com

Как сообщает The Wall Street Journal со ссылкой на Пентагон, сегодня у Китая имеются порядка 400 ядерных боеголовок, но к 2035 году их число должно вырасти до порядка 1500.

Некоторые из работ CAEP, рассмотренных журналистами, связаны с инерциальным термоядерным синтезом (ICF), предусматривающим использование лазеров высокой мощности для запуска процессов, в малых масштабах имитирующих термоядерные реакции. В числе прочего описывалось использование американских полупроводников для оптимизации применения таких устройств и использования чипов в других процессах. В условиях, когда ядерные испытания в мире почти не проводятся благодаря международным соглашениям, их заменители чрезвычайно важны для ядерных держав.

По мнению экспертов, для того, чтобы политика ограничений экспорта оказалась эффективной, необходимо прекратить продажи комплектующих дистрибуторам, если неизвестны конечные пользователи. Впрочем, эксперты признают, что ограничить оборот полупроводников будет чрезвычайно трудно. Но США пытаются.

В декабре мир всколыхнула новость о первом положительном выходе энергии в процессе управляемой термоядерной реакции синтеза. И хотя всё обстоит не так радужно, как рисуют новости, синтез на основе «лазерного зажигания» впервые показал обнадёживающий результат. Плодами трудов американских коллег воспользовались британские учёные, которые на волне успеха установки NIF договорились с местным регулятором о создании похожего проекта в Великобритании.

Визуализация облучения топлива лазерными лучами на установке NIF, которые в камере преобразуются в рентгеновские и запускают термоядерный синтез

Сообщается, что компания First Light Fusion подписала с Управлением по атомной энергии Великобритании (UKAEA) соглашение о проектировании и строительстве объекта для размещения нового демонстратора Machine 4 для получения чистой энергии. Начало строительства намечено на 2024 год на территории кампуса Кулхэм в Оксфордшире. Начало эксплуатации установки ожидается в 2027 году.

Термоядерный синтез — это процесс, при котором два лёгких ядра объединяются в одно более тяжёлое ядро с выделением большого количества энергии. Метод компании First Light использует ту же физику, которая в декабре 2022 года доказала свою работоспособность на Национальной установке зажигания (NIF) в Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли, США. Но эта физика — выстрел из батареи лазеров по топливной мишени — сочетается с уникальным подходом First Light Fusion, который включает в себя также выстрел снарядом в топливную мишень, что добавляет значительную часть энергии для запуска термоядерного синтеза.

Декабрьский эксперимент на NIF, напомним, позволил получить значение Q или эффективность термоядерной установки — отношение выделившейся термоядерной энергии к вложенной энергии в нагрев плазмы — на уровне 1,54. Наилучшее значение Q для токамаков составляет 0,75. Но если оценивать затраты энергии «из розетки», то инженерное значение Qen для лазерной установки будет всего 0,0027 для признанного успешным эксперимента, тогда как для токамаков Qen уже достигает значения 0,1. Иными словами, поддержка работы лазеров «зажигания» забирает настолько много энергии, что на фоне классических токамаков они выглядят очень и очень бледно. Тем не менее, до этого лазеры вообще не могли показать что-то более-менее вменяемое в сфере запуска термоядерной реакции.

Установка Machine 4 компании First Light Fusion будет передавать топливной мишени энергию за счёт удара снаряда, разогнанного до скорости 60 км/с. При попадании в цель уникальный «ускоритель скорости» разгонит продукты удара до 200 км/с и сфокусирует их на топливной мишени в виде сферических волн, обжимающих мишень. За счёт использования комбинации кинетического и лазерного удара разработчики намерены значительно снизить энергопотребление термоядерной установки. Будущий объект будет далёк от способности вырабатывать электрическую энергию и призван лишь доказать работоспособность концепции.

Высокая сложность добычи биткоина сделала эту криптовалюту одной из самых неэкологичных. По некоторым данным, в 2022 году добыча биткоина повлекла за собой выброс 86,3 млн т углекислого газа. Более того, смена алгоритма получения Ethereum подчеркнула антиклиматическую сущность биткоина и заставила что-то с этим делать. В частности, всё чаще стали говорить о питании биткоин-ферм от атомных электростанций, ставших маяками «зелёной» энергетики.

Источник изображения: Cumulus

Сообщается, что вскоре в США заработает первая в стране биткоин-ферма с прямым питанием от атомной электростанции. Площадку под неё предоставит компания Talen Energy, которая на прошлой неделе сообщила о завершении строительства помещений под ЦОД рядом с атомной электростанцией Susquehanna Steam Electric Station в Пенсильвании. За майнинг на новой площадке будет отвечать подразделение Cumulus Coin Talen Energy, а гиперскейлеров будет курировать другое подразделение — Cumulus Data.

Первой на площадке с прямым подключением к АЭС намерена начать добывать биткоин компания TeraWulf. По большому счёту все получаемые ею биткоины будут близки к нулевому выбросу углекислого газа. Строго говоря, это не так. Но ряд расчетов показывают, что атомная энергетика примерно сопоставима по уровню выбросов CO₂ с возобновляемыми источниками энергии (полностью свободными от выбросов парниковых газов не будут ни одни источники, ведь производство оборудования и логистика всё равно будут сопровождаться выбросами CO₂).

Переход алгоритма добычи Ethereum с доказательство выполнения работы (proof-of-work) на доказательство доли владения (proof-of-stake) снизило выработку CO₂ на 99 %, но пока нет даже намёков на то, что добыча биткоина пойдёт по аналогичному пути. Остаётся искать для получения биткоинов чистые источники энергии и определённые подвижки в этом направлении есть — это практика закупки электричества у операторов солнечных и ветряных электростанций. Атомная энергетика также стала в один ряд с такими источниками, о чём два-три года назад даже не думали. Но теперь всё изменилось, и эти изменения будут затрагивать всё больше и больше сфер, включая майнинг криптовалют.

Комиссия по ядерному регулированию США (NRC) выпустила финальный пакет нормативных документов, необходимых для лицензирования постройки и эксплуатации малого модульного реактора (SMR) компании NuScale Power. Это седьмой проект реактора в истории ядерной энергетики США и первый малый модульный, который был одобрен регулятором для использования в стране. Но самый первый в мире реактор NuScale может появиться в Польше.

Источник изображений: NuScale Power

Комиссия NRC приняла заявку NuScale на сертификацию проекта атомной станции с числом модулей до двенадцати штук мощностью 50 МВтэ каждый в марте 2018 года. Впоследствии базовая мощность каждого модуля была увеличена до 77 МВтэ. Регулятор выпустил финальный технический обзор проекта в августе 2020 года. В июле 2022 года Комиссия NRC проголосовала за сертификацию проекта. Полная конструкторская документация проекта была завершена в конце прошлого года. Теперь регулятор завершил лицензирование станции, что позволит внести малый модульный реактор в национальный реестр объектов, допущенных к постройке и эксплуатации. Решение вступает в силу с 21 февраля.

Лицензирование проекта означает, что любое коммунальное предприятие в США, которое пожелает построить атомную электростанцию по проекту NuScale, может получить комбинированную лицензию на строительство и эксплуатацию этого объекта. От заказчика потребуется лишь лицензировать выбранную для этого площадку.

В США первую АЭС по проекту NuScale из шести модулей собирается строить компания Utah Associated Municipal Power Systems (UAMPS). АЭС в качестве демонстрационной установки будет построена на площадке в Национальной лаборатории Айдахо. UAMPS планирует подать заявку на получение комбинированной лицензии в NRC в первом квартале 2024 года, первый модуль станции будет введен в эксплуатацию к 2029 году, а полная эксплуатация станции стартует в 2030 году (на два–три года позже ранее озвученных планов).

Может так случиться, что первый в мире малый модульный реактор NuScale Power начнёт работать за пределами США. Ранее компания заключила соглашения о развёртывании установок SMR в таких странах, как Украина, Польша, Румыния, Чехия и Иордания. Более того, с польским поставщиком меди и серебра KGHM Polska Miedź SA заключено окончательное соглашение, которое предполагает запуск реактора в Польше уже в 2029 году.

Реактор NuScale VOYGR не является революционным продуктом. Он использует те же принципы работы, что и большие реакторы. В нём обычная система из топливных сборок, вода под давлением и газовые турбины (генераторы). Новым будет то, что реактор и большинство контуров изготавливаются на заводе почти в законченном виде. Это значительно ускоряет завершение проектов и делает их менее дорогостоящими. Есть опасения, что подобный подход до 35 раз увеличит объём ядерных отходов, но это будет компенсировать генерация всё больших объёмов чистой электроэнергии, к которой временно приравняли атомную энергетику.

Североамериканское агентство NASA одобрило разработку сверхкомпактных радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГ) Рочестерским технологическим институтом. Предполагается, что они будут использоваться в кубсатах и другой технике нового поколения, применение которой найдётся в глубоком космосе — там, где слишком мало света для солнечных элементов питания.

Источник изображения: NASA

Большинство действующих спутников для получения энергии используют солнечные панели, преобразующие свет в электричество. Хотя они хорошо справляются со своей работой, в глубоком космосе, например — за орбитой Марса, или на самой марсианской поверхности, где свирепствуют песчаные бури, света иногда слишком мало, поэтому энергии от солнечных элементов недостаточно.

Альтернатива в виде РИТЭГ позволяет с помощью термопар генерировать электричество из тепла, выделяющегося при распаде радиоизотопов. Принцип известен довольно давно и широко используется на Земле.

Проблема с подобными генераторами в том, что они довольно громоздки. Например, диаметр каждого в паре используемых в марсоходе Perseverance составляет 64 см, длина — 66 см, а вес — 45 кг. Каждый содержит 4,8 кг диоксида плутония. В результате РИТЭГ могут использоваться только в довольно больших космических аппаратах. Например, Perseverance представляет собой машину размером с внедорожник.

По данным NASA, в новом проекте удельная массовая энергоёмкость в сравнении со стандартным многоцелевым РИТЭГ будет увеличена с 3 до 30 Вт/кг при уменьшении объёма на несколько порядков — с 212 до 0,2 л.

Если новую технологию получится довести до практического использования, это обеспечит питанием будущие миссии к Юпитеру, питание оборудования во всегда находящихся в тени кратерах в лунных полярных регионах или кубсатов — без необходимости использования дополнительных источников. Например, это позволит намного успешнее реализовать миссию к Урану Flagship Uranus, в рамках которой к планете можно будет отправить целый флот маленьких спутников для обеспечения исследований с разных ракурсов, «релейной» связи и выполнения других задач.

Стволы заброшенных шахт могут стать основой для создания гравитационных аккумуляторов, считают учёные из австрийского Международного института прикладного системного анализа (IIASA). Шахты уже имеют необходимую для этого инфраструктуру и могут быть сравнительно легко приспособлены для нужд резервного хранения энергии. Это может быть актуально для таких стран, как США, Россия, Китай и Индия, где ресурсы добываются давно и в больших масштабах.

Источник изображения: Pixabay

Гравитационные аккумуляторы накапливают энергию в поднятых на высоту тяжестях. В моменты пикового потребления электричества груз спускается вниз и вырабатывает энергию в генераторе. В период излишков электричества в сети груз возвращается на высоту до очередной потребности в энергии. В случае шахт тоннели можно заполнять песком, что исключает возврат груза на высоту и даже обещает положительный выход энергии. Разгрузкой песка будут заниматься автоматические конвейеры и самосвалы, как, собственно, и погрузкой песка на высоте в лифт.

По оценкам исследователей, мировой потенциал хранения энергии в заброшенных шахтах может составлять от 7 до 70 ТВт·ч, о чём они сообщили в работе в журнале Energies. Большинство установок можно будет разместить в странах, где уже имеется большое количество заброшенных шахт, таких как Китай, Индия, Россия и США.

Источник изображения: IIASA

«Когда шахта закрывается, она увольняет тысячи рабочих [...] UGES создаст несколько вакансий, поскольку шахта будет предоставлять услуги по хранению энергии после прекращения работы, — сказал ведущий автор статьи Джулиан Хант (Julian Hunt) из IIASA. — Шахты уже имеют базовую инфраструктуру и подключены к электросети, что значительно снижает стоимость и облегчает внедрение станций UGES».

Надо сказать, идея гравитационного накопления энергии уже активно воплощается в гидроаккумулирующих объектах, когда вода закачивается на высоту в моменты избытков энергии и вырабатывается в часы пикового потребления путём её сброса через турбины. Аналогичный принцип (реже) также используется для хранения энергии в закачанном воздухе. С шахтами это тоже может быть интересно, хотя в этом случае придётся следить за уровнем аварийности подземных структур, а это может быть довольно дорого.

Южнокорейская судостроительная компания Samsung Heavy Industries (SHI) завершила разработку концептуального проекта CMSR Power Barge — плавучей атомной электростанции на базе компактных реакторов на расплавах солей. В зависимости от числа реакторов (модулей) судно будет вырабатывать от 200 до 800 МВт электроэнергии. Это позволит снизить углеродный след и доставить электричество в места, где его не хватает, включая промышленные объекты.

Источник изображения: SHI/Seaborg

Строго говоря, проект «атомной баржи» Samsung базируется на проекте реактора датской компании Seaborg Technologies, основанной в 2015 году. В своё время проект реактора на расплавах солей (CMSR) компания Seaborg передала на одобрение американскому регулятору. В декабре 2020 года Американское бюро судоходства (ABS) завершило квалификацию новой технологии, что означало признание концепции в рамках технико-экономического обоснования, а это первый этап при подготовке к детальному проектированию.

Полученное одобрение позволило компании Seaborg привлечь к проекту судостроительную компанию Samsung Heavy Industries, с которой в апреле 2022 года было заключено соответствующее соглашение. Фактически Samsung должна была создать модульное плавучее шасси под реактор CMSR, с чем компания успешно справилась до конца 2022 года и что позволило получить базовую сертификацию проекта от Американского бюро судоходства.

Бюро выдало компании SHI так называемое Утверждение в принципе (AIP) на использование конструкции реактора CMSR в составе судна Power Barge. Документ подтверждает, что предложенная новая концепция, включающая новую технологию, соответствует требованиям наиболее применимых правил и руководств ABS, а также соответствующим отраслевым кодексам и стандартам при соблюдении ряда условий. Иными словами, концепция выглядит осуществимой — делайте детальный проект.

Samsung Heavy Industries описывает проект как «слияние ядерной энергетики и судостроительных технологий», добавляя, что это «атомная электростанция на море с паротурбинными генераторами и передающими/распределительными устройствами в плавучем корпусе». Компания утверждает, что по сравнению с обычными наземными атомными электростанциями «выбор площадки и ограничения по объектам относительно менее сложны, период строительства составляет около двух лет, а стоимость низкая».

Реактор на расплаве солей использует его как теплоноситель и одновременно как носитель по передаче топлива в реактор. В случае аварии расплав просто застынет внутри конструкции и не приведёт к выбросу радиоактивных материалов, поскольку взрывы исключены. На следующем этапе проектирования судно и реактор будут разработаны во всех деталях, чтобы ввести первые суда CMSR Power Barge в эксплуатацию с 2028 года.

«Энергетические баржи» SHI и Seaborg кроме снабжения электричеством обычных объектов будут также использоваться для опреснения морской воды и для выработки водорода и аммиака. Установки обещают внести посильный вклад в снижение выбросов парниковых газов, с чем атомная энергетика неплохо справлялась до сих пор и обещает справиться в будущем.

В России первый в стране плавучий атомный реактор малой мощности (АСММ) — «Академик Ломоносов» — мощностью 70 МВт, был введён в строй в 2020 г. На очереди реализация новых проектов. Но это уже другая история.