Американская ядерная мечта становится явью. В Китае.

Недорогие и экологически чистые АЭС могут, наконец, стать реальностью, но только не в США, где мирный атом был приручен более полувека назад.

Американская ядерная мечта становится явью. В Китае.

Ричард Мартин, старший редактор по энергетике журнала MIT Technology Review, рассказывает о своем знакомстве с уникальным реактором атомной электростанции.

- В феврале мне довелось побывать в самом сердце машины, которую вполне можно назвать будущим ядерной энергетики. Это стало возможным благодаря виртуальному туру в Шанхайский институт прикладной физики в Китае. Его специалисты планируют в ближайшие несколько лет построить экспериментальный реактор, намного более прочный и безопасный, чем все современные аналоги.

Внутри активной зоны – раскалённого, супер радиоактивного места, доступ в которое заказан любой живой душе, – передо мной предстала структура реактора АЭС: внешний корпус из нержавеющей стали, внутренний – из высокотехнологичного сплава, и, наконец, само ядерное топливо – десятки тысяч сфер, каждая размером с биллиардный шар, содержащих радиоактивный материал.

Получив уникальный доступ к закулисью китайской ядерной научно-исследовательской программы, я стал свидетелем рождения новой технологии. Произошло это благодаря виртуальному реактору – сложной и запутанной системе труб, несущих жидкость, которая и делает эту систему такой особенной: это жидкая соль, охлаждающая реактор и передающая тепло турбине для производства электричества. По крайней мере в теории такой тип реактора не подвержен авариям наподобие тех, что произошли в Чернобыле и на Фукусиме, а значит, для него не нужны дорогие многоуровневые системы безопасности, существенно увеличивающие стоимость обычных реакторов. Более того, АЭС нового типа не только станут почти безотходными, но и будут способны перерабатывать отходы от уже работающих станций. Как и 99% современных АЭС, они смогут работать на уране, но также будут способны функционировать на более доступном и чистом тории. Конечная цель Шанхайского института – построить жидкосолевой реактор, способный вытеснить ядерные технологии 1970-х годов, избавить, наконец, Китай от «грязных» угольных ТЭЦ и помочь стране вступить в эру дешёвой безуглеродной энергии.

На протяжении двух ближайших десятилетий Китай рассчитывает создать крупнейшую в мире ядерную энергетику. В эти планы входит строительство 30 современных АЭС (вдобавок к 34, действующим на сегодняшний день), а также несколько станций нового поколения, включая станции на основе ториевых жидкосолевых реакторов, высокотемпературных реакторов с газовым теплоносителем и натриевых реакторов на быстрых нейтронах. В результате китайцы хотят не только радикально расширить возможности национальной ядерной энергетики, но и стать крупнейшим мировым поставщиком ядерных реакторов и компонентов. И эта перспектива всерьёз беспокоит многих западных обозревателей.

Усилия Шанхайского института прикладной физики по развитию технологии жидкосолевых реакторов, разработанной в США десятилетия назад, но благополучно заброшенной, демонстрируют, насколько велики ядерные амбиции Поднебесной. За последние пять лет китайское правительство инвестировало в научно-исследовательские разработки по этому направлению около 300 млн долларов. Строительство действующей АЭС потребует ещё десятки миллиардов. В то же время никто не может гарантировать, что такая станция когда-нибудь заработает. Учёные научились создавать небольшие экспериментальные жидкосолевые реакторы, однако построить полноценную станцию по этой технологии и подсоединить её к сети до сих пор никому не удавалось. И тем не менее китайское правительство рассчитывает в течение 15 лет построить и ввести в коммерческую эксплуатацию полноценную АЭС, основанную на этой технологии, придав ядерной индустрии второе дыхание.

Первые эксперименты с жидкосолевыми реакторами были проведены Национальной лабораторией Оак Ридж (Oak Ridge National Laboratory), Теннесси, США, под руководством Элвина Вейнберга в конце 1950-х. Нынешняя китайская программа, по сути, плод уникального сотрудничества Оак Ридж и Шанхайского института. Американский исследовательский проект продолжался немногим более десятилетия, но был в итоге закрыт – от него отказались в пользу технологий, распространённых в наши дни. Это решение привело не только к заморозке многообещающей ядерной технологии, но и к длительной стагнации индустрии в целом.

1942 год. Экспериментальный реактор, построенный Энрико Ферми и его командой в Чикагском университете. На этом реакторе впервые была проведена контролируемая ядерная цепная реакция.

7.jpg

1942 год. Экспериментальный реактор, построенный Энрико Ферми и его командой в Чикагском университете. На этом реакторе впервые была проведена контролируемая ядерная цепная реакция.


Между тем именно сегодня мир как никогда нуждается в ядерной энергии, если мы, конечно, всерьёз планируем остановить изменение климата. По данным Международного энергетического агентства, чтобы глобальное потепление оставалось в пределах 2 °C, к середине текущего столетия мощность всех мировых АЭС должна быть как минимум удвоена. Учитывая текущее положение дел, это кажется маловероятным. Несколько стран, включая Китай и Индию, приступили к реализации масштабных ядерных проектов, однако в основе большинства из них – традиционные реакторы, слишком дорогие для остального мира. Даже развитые страны, вроде Германии, которые могут себе позволить атомную энергию, приостанавливают её развитие, опасаясь аварий. Тем выше значимость работ по созданию безотказных ядерных реакторов, проводимых Шанхайским институтом.

«Это было нашей мечтой на протяжении полувека, – говорит Ху Хонгжи, руководитель китайской программы по созданию жидкосолевого реактора. – Раньше нам не хватало знаний и умений, чтобы сделать её реальностью. Теперь же у нас есть всё необходимое для этого: ресурсы, технологии, экспертиза». 000000000000000000 Динамика производства электроэнергии от АЭС за последние 45 лет.

77.jpg

Динамика производства электроэнергии от АЭС за последние 45 лет.


Мыслить шире

Китайцам, построившим первую собственную АЭС в 1991 году, действительно долгое время не хватало ни экспертизы, ни денег на разработку перспективных технологий и материалов, необходимых для создания реакторов нового типа. В XXI век, как и остальные ядерные державы, Китай вошёл, полагаясь, главным образом, на проверенные временем реакторы. Но китайские ядерщики всё ещё питали надежду, что в стране будут также развиваться и другие, более прогрессивные технологии. К примеру, с их точки зрения, торий имеет существенные преимущества перед ураном: если первого в Китае в избытке, то запасы последнего в стране весьма ограничены. Обильный источник безуглеродной энергии способен разом решить несколько энергетических проблем Поднебесной.

«В глазах центрального правительства мы здесь не для того, чтобы работать с уже готовыми технологиями. Напротив, мы должны создать нечто новое, – говорит Кун Чен, учёный, проводивший мой виртуальный тур в Шанхае. – Нужно мыслить шире». Окончивший престижный Китайский университет науки и технологии (University of Science and Technology of China) в Хэфэе, Чен получил докторскую степень в Университете Индианы, и несколько лет работал в американской Национальной лаборатории Аргонна (как и Оак Ридж, входит в структуру департамента энергетики США). Однако он вернулся в Китай, чтобы построить реактор, который изменит мир. Он впервые услышал о программе (по созданию жидкосолевого реактора) в 2009 году, когда приехал в Шанхайский институт прикладной физики со своим семинаром. В то время этот проект ещё не получил государственного финансирования и даже не был анонсирован публично.

«Большую часть технической документации наша команда взяла из Сети – документы были опубликованы в свободном доступе учёными из Оак Ридж», – говорит Ху Хонгжи, по настоянию которого Чен и присоединился к команде Шанхайского института в 2010 году. Сегодня Кун Чен отвечает за контакты с Оак Ридж.

Сотрудники американской лаборатории помогают китайским коллегам в исследовании новых материалов, создании систем контроля и компьютерном моделировании. Учёные Оак Ридж на деньги Китайской академии наук также построили масштабную тестовую площадку для работ по проекту. В то время как некоторые американские учёные-ядерщики возражают против помощи Китаю в создании крупнейшей в мире атомной индустрии, инженеры из Оак Ридж просто хотят увидеть жидкосолевой реактор в действии, и неважно, в какой стране он будет построен.

«Важно понимать простую вещь – число людей, понимающих в жидкосолевых реакторах, сокращается с каждым днём. Многие уходят на пенсию, кто-то уходит от нас по естественным причинам, – говорит Дэвид Холкомбе, отвечающий в Оак Ридж за сотрудничество с Шанхайским институтом. – Словом, если вы рассчитываете развивать эту технологию, вы не можете просто взять и импортировать таких сотрудников. Китай финансирует проект, и это позволяет нам делиться своими знаниями и развивать практические навыки в строительстве и управлении реакторами такого типа».

Я был поражён уверенностью и идеализмом молодых учёных, работающих в Шанхайском институте, – такого оптимизма в кругу американских ядерщиков не было десятилетиями. Для начала китайцы планируют создать гибридный образец, в котором жидкая соль охлаждала бы распространённые сегодня урановые твердотопливные элементы. Затем, по словам Чена, его команда создаст реактор на основе жидкого тория. Результатом должна явиться более безопасная и эффективная технология. При этом сроки перед учёными стоят довольно сжатые, по крайней мере по меркам ядерной индустрии. Реактор на твёрдом топливе, пригодный для коммерческого использования, Шанхайский институт рассчитывает запустить уже к 2030 году, а ещё через пять лет учёные планируют ввести в строй жидкотопливный реактор. Сегодня большая часть их усилий сфокусирована на решении проблем, связанных с высокой коррозийностью жидкой соли.

В последний день моего пребывания в Шанхае мы с Куном Ченом прогуливались по территории института. Он показал мне строящийся трёхэтажный корпус, в котором в скором времени разместятся учёные, работающие над созданием ториевого жидкосолевого реактора. Все химические лаборатории, механические мастерские, компьютеры, опытные образцы, необходимые для работы над проектом, перенесут сюда уже в этом году. Пока здесь только каркас, оболочка будущего научного кластера, но эта оболочка – символ приверженности Китая будущей ядерной эре. Многолетняя мечта американских учёных из Оак Ридж обретает форму здесь, за тысячи миль от берегов США.

Оригинал статьи: https://www.technologyreview.com/s/602051/fail-safe-nuclear-power/


17 августа 2016 в 19:11

жидкосолевой реактор, энергетика, электроэнергия, АЭС, электроэнергия стоимость, атомная энергетика, источники энергии, ядерная энергетика, АЭС Чернобыль, атомная станция

Другие пользователи читают

Топ-менеджер GE Уильям Ховард: «Энергетики не должны бояться стать диджитал»

Шопинг, банковские операции, транспорт – интернет-решения сегодня охватывают почти все сферы нашей жизни. Уильям Ховард,...

23 мая 2017 в 10:15
ОГК-2 подало заявки на вывод из эксплуатации 5 ГВт мощностей

ОГК-2, подконтрольная «Газпром энергохолдингу», подала в заинтересованные муниципалитеты заявки на вывод 5 ГВт мощности....

26 апреля 2017 в 02:54
Сети и сбыты уместятся в одном окне

На этой неделе были опубликованы постановления правительства об изменении порядка технологического присоединения (ТП)...

17 мая 2017 в 16:53
Лицензирование сбытов: передел рынка или борьба с неплатежами?

С 1 июля энергосбытовые компании России смогут работать лишь при наличии лицензии. Соответствующая норма содержится в за...

03 мая 2017 в 09:50