Первое атомное судно было построено в 1959 году. С тех пор в Мировом океане появились атомные суда, в том числе множество атомных подводных лодок. Очевидным преимуществом является то, что такие суда могут длительное время находиться в море без дозаправки. На этих кораблях используются так называемые ядерные микрореакторы, которые вырабатывают менее 50 МВт электроэнергии (небольшие модульные реакторы вырабатывают 50-300 МВт, а крупные традиционные реакторы – около 1000 МВт).
В последнее время интерес к этим ядерным микрореакторам возрос, поскольку мы изучаем новые возможные решения проблемы глобального потепления. Ядерная энергетика – отличный вариант, поскольку она вырабатывает большое количество энергии на небольших площадях и не приводит к выбросу CO2 в виде отходов. Он также служит либо в качестве базовой нагрузки, либо все чаще используется по мере необходимости, что делает его более полезным по сравнению с непостоянными источниками энергии.
Но ядерная энергетика также сталкивается с некоторыми проблемами, а именно с тем, что ввод в эксплуатацию новой установки занимает много времени, а первоначальные инвестиции могут быть очень высокими (для традиционного реактора они исчисляются миллиардами). По этой причине атомная промышленность движется в направлении небольших модульных реакторов, которые быстрее и дешевле в строительстве (хотя они могут частично уступить в экономии за счет масштаба более крупным реакторам). Но, возможно, мы сможем выйти за рамки небольших модульных реакторов и перепрофилировать микрореакторы, используемые на военных кораблях, в качестве источника энергии для энергосистемы. Такие реакторы могут также служить ядром ядерных двигателей для космических полетов или использоваться для обеспечения энергией внеземных баз и поселений.
Rolls-Royce Holdings (не автомобильная компания, которая отделилась несколько десятилетий назад) недавно представила свои разработки для собственного микрореактора. Они производят ядерные реакторы для подводных лодок с 1960-х годов, так что являются давним игроком в этой области технологий. Их цель – сделать именно то, о чем я говорил, – перепрофилировать технологию, которую они разрабатывали для кораблей, для использования в энергосистемах и, в конечном итоге, для создания ядерных ракет и энергетических баз на Луне и Марсе. Rolls-Royce также занимается производством небольших модульных реакторов, но это отдельная история.
Потенциальные преимущества многочисленны. Такие реакторы могут вырабатывать 30 МВт или даже целых 50-60 МВт электроэнергии. Это не так много по сравнению с крупной атомной станцией, но только 20 из них будут эквивалентны, и их будет легче разместить ближе к месту использования электроэнергии. Это также может позволить использовать отработанное тепло для отопления, что повысит их эффективность. Для сравнения, мощность крупной ветряной турбины составляет 2-3 МВт, но обычно она работает примерно на 50% мощности. Таким образом, один микрореактор может со временем производить до 10-20 ветряных турбин.
Заправка микрореакторов может потребоваться не чаще, чем раз в 10 лет. Они относительно просты в эксплуатации и, следовательно, требуют меньшего количества персонала. Они могут быть полностью изготовлены на заводе, а затем перевезены на свое место. Их можно легко заменить для модернизации или для замены тех, которые вышли из строя. Они также очень безопасны по своей конструкции. Уран защищен несколькими слоями.
Мы можем обратиться к опыту эксплуатации атомных подводных лодок, чтобы получить некоторое представление о безопасности ядерных микрореакторов. В США не было ничего, кроме мелких аварий, без серьезных ядерных инцидентов. В России было несколько аварий с атомными подводными лодками, но ни одна из них не привела к расплавлению реакторов. Подводная лодка – это гораздо более сложная среда, чем стационарный реактор в защищенном сооружении на суше.
Идея также заключается в разработке ядерных микрореакторов, оптимизированных для работы в сети. Надеемся, что они будут даже безопаснее, чем их аналоги на подводных лодках, которые довольно безопасны. Но это по-прежнему вызывает большой вопрос, а именно стоимость. Ничто из вышеперечисленного не будет иметь значения, если оно слишком дорогое. Здесь есть две основные переменные – сколько энергии вырабатывает реактор и где вы его размещаете. Более крупные микрореакторы более экономичны, поэтому, возможно, нам следует сосредоточиться на проектах мощностью 50-60 МВт. Но даже небольшие реакторы могут быть конкурентоспособными по стоимости в некоторых местах, особенно в отдаленных населенных пунктах. Стоимость электроэнергии, вероятно, будет выше, чем при использовании наилучших энергосистем, доступных в настоящее время, но дешевле, чем при использовании во многих отдаленных населенных пунктах. Конечно, как я уже неоднократно говорил, стоимость электроэнергии отчасти зависит от выбора – насколько мы ценим охрану окружающей среды и здоровья?
По крайней мере, микрореакторы могли бы стать наиболее экономичным и удобным вариантом для многих регионов мира. Как я уже говорил, мы должны думать о производстве энергии не с точки зрения того, какое решение является наилучшим, а с точки зрения того, как мы можем наилучшим образом использовать каждое решение. Это зависит от местоположения и условий использования. Каждый вид производства энергии следует размещать там, где он наиболее экономичен и безопасен для окружающей среды. Микрореакторы могут стать предпочтительным решением для удаленных энергетических нужд.
Это может иметь ряд положительных последствий. Во-первых, отдаленные населенные пункты в настоящее время в значительной степени полагаются на дизельные генераторы для выработки энергии и/или используют природный газ для отопления. Было бы здорово заменить эти ископаемые виды топлива на что-нибудь углеродно-нейтральное. В некоторых населенных пунктах было бы лучше использовать солнечные батареи или ветряные турбины, но, опять же, это зависит от рельефа местности, климата (солнечные батареи на Аляске не очень популярны) и других факторов. Для небольших микросетей полностью полагаться на непостоянные источники питания может быть проблематично, и потребуется большое количество аккумуляторных батарей. Или вы могли бы закопать один микрореактор в землю и получить достаточно энергии, чтобы обслуживать сообщество в течение 20 лет.
Во-вторых, наличие большего количества возможностей для удаленного производства энергии позволило бы большему числу сообществ развиваться без необходимости повышать свой уровень жизни за счет использования ископаемого топлива. Мы не хотим говорить сообществам, что они не могут выбраться из нищеты, потому что мы уже использовали мировой углеродный бюджет. Мы должны предоставить им благоприятные для климата варианты развития.
Следовательно, вполне вероятно, что ядерные микрореакторы могут найти конкурентоспособное по стоимости применение. Они станут первыми разработчиками, которые позволят отрасли продолжать развивать эту технологию. Мы надеемся, что технология будет становиться все более надежной и эффективной, вплоть до того, что она может стать экономически выгодной в качестве источника энергии в сети. По сути, все больше и больше мест будут становиться конкурентоспособными с точки зрения затрат, пока микрореакторы не займут свое оптимальное место в нашей инфраструктуре производства энергии (если она у них есть).
Было бы хорошей новостью, если бы они действительно оказались экономически выгодными, потому что это поможет стимулировать разработку таких реакторов для использования в аэрокосмической промышленности. Нам определенно нужно перейти от химических ракет к ядерным, что должно как минимум вдвое сократить время полета. Это крайне важно, если мы когда-нибудь захотим отправить людей на Марс или создать мощную окололунную космическую инфраструктуру. Кроме того, микрореакторы, вероятно, являются лучшим вариантом для обеспечения энергией поселений на Луне или Марсе. Использование солнечной энергии на Луне затруднено, так как везде, кроме полюсов, 15 дней в году царит ночь. Солнечная радиация на Марсе лишь на 50% выше, чем на Земле, что не является препятствием, но создает проблемы. Пыль также является проблемой. На Марсе электричество также не является роскошью. Наличие чрезвычайно надежного источника питания является обязательным условием.
Суть в том, что это чрезвычайно полезная технология для разработки, имеющая несколько возможных ключевых применений. Существует множество инициатив по разработке микрореакторов, и Rolls-Royce является лишь одной из них. Я надеюсь, что это будет стелс-технология, которая не привлечет особого внимания, пока внезапно не окажется отличным вариантом, помогающим нам достичь чистого нуля.
