Amazon объявила о трёх новых соглашениях на проектирование и строительство малых модульных реакторов (Small Modular Reactor, SMR). Эти ядерные реакторы значительно меньше традиционных, что позволяет быстрее их строить и размещать ближе к потребителю. Microsoft и Google также недавно сообщили о подобных инвестициях в ядерную энергетику.

Источник изображения: Amazon

Один из проектов Amazon подразумевает разработку четырёх SMR совместно с Energy Northwest, вашингтонским консорциумом государственных коммунальных предприятий. Первоначальная генерируемая мощность составит около 320 мегаватт с потенциалом до 960 мегаватт. Одновременно заключено соглашение с компанией X-energy — разработчиком передовой конструкции ядерного реактора для проекта Energy Northwest.

На противоположном побережье США Amazon совместно с коммунальной компанией Вирджинии Dominion Energy изучает возможность постройки SMR вблизи существующей атомной электростанции. Это обеспечит дополнительную генерацию порядка 300 мегаватт электроэнергии.

Amazon утверждает, что эти проекты создадут новые рабочие места, например, соглашение с Energy Northwest приведёт к созданию 1000 временных рабочих мест на время строительства и около 100 постоянных рабочих мест после запуска реактора.

Этим летом Amazon объявила, что достигла своей цели по обеспечению соответствия своего потребления энергии возобновляемым источникам энергии на семь лет раньше, чем планировала. Однако некоторые сотрудники Amazon и эксперты по охране окружающей среды обвинили компанию в «искажении правды». Они утверждают, что объекты солнечной и ветровой энергетики используются всей энергосистемой, а не только Amazon.

Google объявила о подписании соглашения со стартапом в области ядерной энергетики Kairos Power о строительстве небольших реакторов для снабжения электроэнергией своих центров обработки данных. В рамках соглашения компания получит 500 МВт безуглеродной электроэнергии — сейчас спрос на источники питания для ЦОД и ИИ резко вырос.

Источник изображений: youtube.com/@Google

Новые электростанции, сообщили в Google, должны быть введены в эксплуатацию к концу десятилетия. Пока отсутствует ясность, будут ли объекты компании подключаться напрямую, то есть «вне счётчика», или электроэнергия будет подаваться в общую сеть. Google следует примеру Microsoft и Amazon, которые для удовлетворения своей потребности в электроэнергии обратились к ядерной энергетике. В марте Amazon сообщила о намерении построить в штате Пенсильвания ЦОД и напрямую подключить его к близлежащей АЭС; Microsoft в сентябре договорилась с Constellation Energy о перезапуске реактора в Three Mile Island, который был закрыт в 2019 году.

Если Kairos уложится до 2030 года, она опередит собственные прогнозы — ещё в июле компания планировала запустить коммерческую эксплуатацию своих объектов к началу 2030-х годов. Но ей придётся состязаться со стартапами, которые выбрали направление термоядерного синтеза — они намереваются запустить промышленные электростанции до 2035 года. Kairos — стартап, который специализируется на малых модульных ядерных реакторах (SMR), которые обещают удешевить и ускорить строительство атомных электростанций. Большинство существующих АЭС представляют собой масштабные объекты, вырабатывающие от 1000 МВт, но их проектирование занимает годы, а строительство требует десятилетий. В 2023 и 2024 годах в американской Джорджии были введены в эксплуатацию блоки Vogtle 3 и 4 — до этого новый объект был запущен лишь в 2016 году; запуск блоков запоздал на семь лет, а бюджет был превышен на $17 млрд.

Стартапы в области SMR пытаются сделать строительство ядерных реакторов быстрее и дешевле, используя методы массового производства, что способствует сокращению затрат и ускорению строительства. Kairos, вдобавок, предлагает охлаждать реакторы не водой, а расплавленными солями фторида лития и фторида бериллия; компания также получила одобрение на строительство демонстрационного реактора мощностью 35 МВт. Однако пока коммерческие SMR ещё не введены в эксплуатацию, их экономика остаётся в значительной степени непроверенной. Конструкции Kairos на основе расплавленных солей ещё предстоит доказать свои преимущества перед водяным охлаждением, за которым стоят десятилетия опыта.

Важным аспектом остаётся и общественное мнение: 56 % американцев поддерживают ядерную энергетику, а 44 % остаются её противниками, согласно данным Pew Research. Этот показатель может измениться, когда будут выбраны места для установки реакторов: респондентов спрашивали о перспективах отрасли в целом, но не предупреждали, что реакторы могут появиться неподалёку от населённых пунктов. Намного больше людей поддерживают ветровую и солнечную энергетику — они доступны уже сегодня и обходятся дешевле, чем новые АЭС.

Британская компания Rolls-Royce представила первые детали о своём микрореакторе следующего поколения, который будет сочетать инновационные технологии и урановое ядро, окружённое множественными защитными слоями. Разработка может кардинально изменить подход к производству энергии.

Источник изображений: Rolls-Royse

Согласно информации, предоставленной компанией на своём веб-сайте, микрореакторы, как и малые модульные реакторы (SMR), используют передовые ядерные технологии, являясь частью «ядерного портфеля» Rolls-Royce. Однако предназначены эти системы для разных задач.

Как сообщает издание Tweak Town, микрореактор Rolls-Royce сможет генерировать от 1 до 10 МВт энергии, а благодаря своей компактности станет мобильным источником питания. Система поместится всего в нескольких транспортных контейнерах, так что, по сути, можно говорить о передвижном современном ядерном генераторе. Компания сравнивает его с малым модульным реактором, который вырабатывает 0,5 ГВт мощности и работает со стационарной площадки размером примерно с два футбольных поля.

Подчёркивается, что микрореактор предложит высокую удельную мощность, которая позволит ему эффективно, гибко и устойчиво обеспечивать широкий спектр операционных потребностей. Он сможет обеспечивать подачу электроэнергии и тепла по требованию. При этом ключевым преимуществом является его масштабируемость, благодаря которой агрегат легко можно транспортировать по железной дороге, морем и даже отправить в космос, делая его универсальным и надёжным источником энергии. В нём будет применяться безопасное топливо, а внутри ядра каждая порция урана окружена несколькими защитными слоями, что позволяет выдерживать даже самые экстремальные условия.

Rolls-Royce предлагает четыре сценария применения своей разработки: для обороны, для обеспечения энергетической безопасности в отдалённых гражданских районах, для промышленных зон и в космосе. Любой из этих сценариев может стать «переломным для нашей цивилизации», считает компания.

Также микрореактор может быть использован для центров обработки данных искусственного интеллекта, которые потребляют невообразимое количество энергии. Те же полупроводниковые компании, такие как TSMC и Intel, смогут использовать реактор для решения массы проблем, связанных с электроэнергией и подачей воды для охлаждения оборудования, что, в целом, открывает новые возможности для развития технологий.

В Канаде построят первый в мире микромодульный ядерный реактор. Местом строительства был выбран исследовательский центр Canadian Nuclear Laboratories в деревне Чок-Ривер, расположенной в округе Ренфру канадской провинции Онтарио. Установку разработала компания Global First Power.

Источник изображений: CTV News

«Один из таких реакторов сможет обеспечивать электроэнергией 5000 человек в течение 20 лет. При этом объём радиоактивных отходов от такой установки составит всего 1 кубический метр», — прокомментировал исполнительный директор Global First Power Джос Дининг (Jos Diening) в интервью CTV News.

Целью Global First Power является использование компактных реакторов для обеспечения электроэнергией удалённых регионов, не подключённых к общей канадской энергетической системе, что особенно актуально в северной части страны.

«На севере живёт много людей. Это открывает для нас большой потенциал. Мы хотим заменить дизельные генераторы. Одна из наших установок способна произвести объём электроэнергии эквивалентный объёму, полученному при сжигании 200 млн литров дизельного топлива», — добавил Дининг.

Микромодульные реакторы будут состоять из 90 частей, каждая из которых будет иметь размеры грузовика. Эти части (или модули) будут производиться в том числе и в центрах CNL. Затем модули будут транспортировать на нужное место, где из них будет собираться реактор. Процесс чем-то напоминает сборку конструктора Lego. В собранном виде размеры реактора не будут превышать площадь футбольного поля.

Первый из таких реакторов возведут в Чок-Ривер. В качестве демонстрации он будет обеспечивать электроэнергией кампус CNL. Построить реактор планируют к 2027 году.

«Это идеальное место для демонстрации возможности реактора, поскольку это по сути удалённый населённый пункт. Если мы сможем сделать это здесь, то сможем везде», — прокомментировала Эми Готтшлинг (Amy Gottschling), вице-президент по науке, технологиям и коммерции компании Atomic Energy of Canada Ltd., которой принадлежит кампус CNL.

Институт передовых концепций NASA (NIAS) выдал компании Positron Dynamics грант на разработку ядерного ракетного двигателя нового типа — FFRE (fission fragment rocket engine) или двигателя на осколках деления. Для реализации проекта Positron Dynamics предложила новый и неожиданный вид топливной сборки в виде легчайшего аэрогеля с вкраплениями урана. Это лучшее, что можно предложить для космоса, где каждый грамм на вес золота.

Источник изображения: NASA

Двигатели на осколках деления — это давно предложенная концепция. Сегодня ядерные двигатели в целом выходят на передний план в качестве перспективных для освоения как далёких уголков Солнечной системы, так и для полётов в ближнем космосе, где они обеспечат манёвренность и постоянный контроль над пространством. В отличие от ядерных ракетных двигателей с нагревом реактивного вещества, двигатели на осколках деления создают реактивную тягу за счёт самих продуктов деления. Это означает, что дополнительной реактивной массы не нужно и её можно заменить полезной нагрузкой.

Фактически в двигателях FFRE происходят те же процессы, что в реакторах атомных электростанций на Земле. Но в ракетном двигателе продукты деления в виде плазмы необходимо направить строго в заданном направлении для создания тяги и для защиты компонентов двигателя и корабля от разрушения неуправляемыми потоками радиоактивного вещества. Тем самым разработчикам необходимо решить два вопроса: максимальное облегчение топливных сборок с сохранением удобства обращения и контроль контура плазмы в двигателе.

Задачу максимального облегчения топливных сборок компания Positron Dynamics обещает решить с помощью упаковки урана в аэрогелевую структуру. Что касается удержания плазмы, то здесь на выручку придут сверхпроводящие магниты. Развитие сверхпроводящих магнитов значительно подстегнули исследования в области термоядерных реакторов. Там тоже необходимо удерживать перегретую плазму во избежание разрушения стенок реакторов. В отрасли достаточно наработок, чтобы их можно было использовать для конструирования ракетного двигателя с управляемым контуром плазмы, уверены в Positron Dynamics и в NASA также придерживаются этого мнения.

Компания Rolls-Royce опубликовала в своём аккаунте в Twitter изображение ядерного реактора, способного обеспечить электроэнергией лунную базу или космические миссии на Марс и к другим планетам. Тем самым компания дала понять, что занимается разработкой технологий для освоения космоса, как те же SpaceX и Blue Origin, а также другие технологические компании.

Источник изображения: Rolls-Royce

Rolls-Royce также объявила о заключении соглашения о сотрудничестве с Космическим агентством Великобритании с целью исследования возможности использования ядерной энергии для освоения космоса. Как известно, на днях Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США и Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) сообщили о сотрудничестве с целью создания ядерного теплового двигателя, который будет использоваться в ракетах для полётов в дальний космос.

Показанный микрореактор, разработанный Rolls-Royce, представляет собой автономное и энергоёмкое решение для использования в космических исследованиях поверхности других планет или спутников, или для обеспечения питанием космического корабля.

«Микрореактор Rolls-Royce разработан для использования изначально безопасной и чрезвычайно прочной формы топлива. Каждая ячейка урана покрыта несколькими защитными слоями, которые действуют как система локализации, что позволяет ей выдерживать экстремальные условия», — указала Rolls-Royce.

Джейк Томпсон (Jake Thompson), руководитель отдела инновационных продуктов и услуг Rolls-Royce сообщил, что компания использует имеющийся опыт для разработки небольших реакторов, которые будут применяться на базах на Луне или Марсе, «обеспечивая надёжную и чистую энергию для астронавтов в этих локациях».

Впрочем, Rolls-Royce не собирается останавливается на лунных базах и в партнёрстве с Космическим агентством Великобритании займётся изучением того, как можно использовать ядерную энергию для других направлений освоения космоса.

Группа учёных инженерного факультета Корнеллского университета получила грант NASA на разработку керамических радиаторов для охлаждения силовых ядерных установок для космоса. Керамика обеспечит снижение веса радиаторов и работу агрессивных хладагентов, что невозможно в случае металлических тепловых трубок и радиаторов. Также керамика позволит 3D-печать радиаторов из пористых материалов, повышая их эффективность и облегчая производство.

Источник изображения: NASA

Согласно новой стратегии Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) и ООН, дальнейшее освоение космоса станет невозможным без переноса ядерных технологий в космические программы. В США оборонные исследовательские ведомства уже начали запускать соответствующие программы и выдавать гранты. Космические корабли с силовыми ядерными установками от электрических до использующих энергию деления ядер для реактивного выброса рабочего вещества смогут летать дальше и дольше, а без этого изучение и освоение Солнечной системы не имеет значимых перспектив.

Исследователи из Корнеллского университета получили деньги на работу в рамках программы AdVECT (Additive Vehicle-Embedded Cooling Technologies). Проект направлен на создание новых керамических теплоотводящих технологий, пригодных для ядерных энергетических систем, включая атомные реакторы для работы на поверхности планет (Fission Surface Power), которые однажды смогут обеспечить работу лунной базы, и ядерные электрические двигатели, которые смогут эффективно направлять ракеты к Марсу.

В рамках гранта учёные будут разрабатывать новые керамические смолы и методы аддитивного производства для 3D-печати таких компонентов, как пористые керамические радиаторы со встроенными теплопроводами. Для оптимизации механической прочности и других свойств керамики будут использоваться рентгеновская съёмка, термический анализ и испытания в вакуумной камере.

Перед учёными стоит задача преодолеть ограничения в технологиях охлаждения, которые сегодня используются для освоения космоса, а это относительно тяжёлые радиаторы с металлическими тепловыми трубками, что ограничивает будущие миссии. Более лёгкая по весу альтернатива в виде углеродно-композитных материалов также не подходит для решения таких задач, поскольку такие материалы плохо переносят космические условия. Зато керамика открывает небывалые перспективы в космических системах охлаждения, что учёные берутся доказать на практике.

Китай не намерен отставать от США в вопросах исследования и освоения Луны — Поднебесная объявила, что к 2028 году намерена построить на Луне свою первую базу. Причём строительство завершится за годы до того, как на спутнике Земли высадятся первые китайские тайконавты.

Источник изображения: Luke Stackpoole/unsplash.com

Как сообщает китайское информационное агентство Caixin, лунная база, вероятно, будет обеспечена энергоснабжением за счёт ядерного реактора. В исходной конфигурации она будет включать посадочный модуль, бункер, орбитальный модуль и лунный ровер. Всё это будет построено или доставлено в ходе шестой, седьмой и восьмой миссий «Чанъэ».

«Наши тайконавты, вероятно, смогут отправиться на Луну в ближайшие 10 лет», — заявил главный конструктор китайской программы по освоению Луны У Вэйжень (Wu Weiran) в одном из интервью на этой неделе. По его словам, атомная энергия сможет решить проблему долговременного снабжения лунной станции энергией в больших объёмах.

В последние годы Китай наращивает амбиции в освоении космоса, реализуя околоземные, лунные и даже марсианские проекты. Только недавно было заявлено о намерении организовать в ближайшем будущем строительство космической солнечной электростанции для обеспечения электричеством наземных потребителей.

В ближайшей перспективе Китай остался, пожалуй, единственным конкурентом США в части изучения и освоения Луны — NASA намерено снова высадить на Луне астронавтов до конца этого десятилетия. При этом ранее сообщалось, что Китай будет сотрудничать с Россией при строительстве лунной станции. Заметим, что Россия отменила разработку лунной ракеты, а также отложила уже запланированные лунные миссии — так, исследовательский аппарат «Луна-25» теперь планируется запустить летом 2023 года, хоть раньше пуск намечался на минувший октябрь. Как Китай, так и США тратят миллиарды долларов не только на то, чтобы отправить людей на Луну, но и получить доступ к ресурсам, которые будут способствовать появлению жизни на лунной поверхности или отправлять корабли к Марсу.

В 2019 году Китай стал первой в мире страной, высадившей ровер на обратной стороне Луны, а позже доставил на Землю собственные образцы лунного грунта. Ожидается, что база станет первым аванпостом на южном полюсе Луны — учёные считают, что здесь проще всего будет обнаружить воду, на этот же регион нацеливается в своих проектах и NASA. В будущем Китай рассчитывает расширить базу, превратив её в международную исследовательскую станцию.