Копенгагенский стартап Seaborg Technologies начнет строительство нового типа дешевого, портативного, гибкого и сверхбезопасного ядерного реактора. Эти компактные реакторы на расплавленных солях размером с транспортный контейнер будут массово производиться, а затем размещаться на плавучих баржах для развертывания по всему миру.

Как и другие реакторы на расплавленных солях, которые существуют с 1950-х годов, они предназначены для минимизации последствий аварий с помощью очень аккуратных мер пассивной безопасности, которые, по утверждению компании, могут значительно изменить уравнение безопасности, лежащее в основе любой ядерной энергетики.

Во-первых, они используют ядерное топливо, смешанное с фторидными солями. Комбинация представляет собой жидкость при температуре выше 500 ° C, что позволяет ей проходить через реактор, который работает при давлении, близком к атмосферному.

Эта жидкая соль действует как теплоноситель для ядерного топлива, заменяя водяное охлаждение под высоким давлением в старых конструкциях реакторов. Но если это топливо подвергается воздействию воздуха, вместо того, чтобы взорваться в виде пара, оно действует как лава и превращается в твердый сплав.

Да, сплав радиоактивен, но это не облако радиоактивного газа, которое может пролететь над континентом; это твердая порода, которую могут очистить бригады безопасности. Он также имеет очень низкую растворимость в воде, поэтому он относительно безопасен, даже если он упадет в море.

Во-вторых, если по какой-то причине температура начинает выходить из-под контроля, пробка из «замороженной соли» на дне реактора – это первое, что расплавляется, и это немедленно опорожняет активную зону реактора в несколько охлаждаемых дренажных резервуаров под ней.

Эти простые меры, как говорит соучредитель и генеральный директор Seaborg Technologies Троэлс Шенефельдт, радикально переключает внимание на вопрос ядерной безопасности с полного предотвращения аварий с четырехуровневым резервированием в каждой точке отказа на гораздо более простое смягчение последствий, и это окажет огромное влияние на стоимость ядерной энергии.

«У нас другой подход, – сказал. – Мы не сводим вероятность аварии к нулю, аварии могут быть. Мы должны избегать их. Вместо того, чтобы уменьшить вероятность, мы уменьшаем последствия. Или даже военных действий, когда вы фактически бомбите реактор. В результате фторидная соль будет вытекать из реактора. Она затвердеет».

Но, пожалуй, наиболее значительным изменением бизнес-модели является предложение Seaborg установить эти реакторы на баржах, а не покупать землю для строительства атомных электростанций.

Здесь есть несколько преимуществ. Вы можете производить их оптом на одном предприятии.

Эти баржи можно перемещать практически в любую точку планеты, будь то швартовка у берега или на больших или малых реках, в зависимости от размера реактора. Подготовка площадки практически не требуется; он полностью автономен и его очень легко подключить к электросети. По оценкам Seaborg, таким образом он сможет обслуживать 95 процентов населения мира, практически не предъявляя требований к земле для электростанции с базовой или следующей нагрузкой, вплоть до 600 МВт, которая могла бы обеспечить почти 100 000 домов.

В других реакторах на расплаве соли графит используется в качестве замедлителя, замедляющего нейтроны, производимые каждой реакцией деления, для поддержания цепной реакции. Но графит имеет тенденцию к разрушению и ослаблению под воздействием интенсивного излучения при многократном нагревании и охлаждении, что в конечном итоге приводит к тому, что соучредитель Seaborg и технический директор Эйрик Эйде Петтерсен описывает как «неприемлемые горячие точки».

Решение заключается в использовании другой расплавленной соли – гидроксида натрия – в качестве жидкого замедлителя. Таким образом, конструкция активной зоны помещает трубку для топливной соли внутри большей трубки, заполненной гидроксидом натрия, создавая первый в своем роде полностью жидкий реактор, который является удивительно компактным.

И вдобавок ко всему, есть причудливое явление «зернограничной коррозии», вызванное присутствием теллура в качестве побочного продукта деления в потоке топливной соли. Атомы теллура могут легко проникать сквозь металлы и меняться местами с другими элементами, что приводит к охрупчиванию металлов в их самых слабых местах.

Компания хорошо осознает свои ключевые проблемы.

«Технология Seaborg основана на борьбе с коррозией в соли-замедлителе и применении уроков, извлеченных с 1950-х годов, – говорит Петтерсен. – Но дело не только в коррозии, но и в том, насколько легко собрать эти вещи. Важен практический опыт. Их нужно сваривать, тестировать, проверять, обслуживать. Мы работаем над тем, чтобы было 20 или 30 тестовых циклов в Копенгагене, где эксперименты спроектированы, настроены и выполнены. Концептуальный проект уже выполнен; сейчас мы работаем над базовым дизайном, и таким образом мы работаем над созданием полномасштабного прототипа».

Этот полномасштабный прототип в настоящее время планируется ввести в эксплуатацию в 2025 году, после чего он, вероятно, будет отправлен на работу за пределы острова в Юго-Восточной Азии. Компания надеется получить одобрение регулирующего органа на свою конструкцию к 2026 году, а серийное производство в промышленных масштабах может последовать уже в 2027 году.

Реактор Seaborg компактен, чтобы поместиться в транспортном контейнере, что значительно упрощает его перемещение даже для наземных установок. Без дозаправки он проработает около 12 лет. Его топливо нельзя использовать в ядерном оружии. Он может работать на очищенных, переработанных ядерных отходах старых реакторов.