Четыре к четвертому: цель по критичности перспективных ядерных реакторов достигнута и перевыполнена

Автор Стеффан Шумовски через The Nuclear Review,

1 Июля Министерство энергетики объявило, что компания Deployable Energy достигла критичности благодаря конструкции реактора Unity в Национальной лаборатории Айдахо (INL). Эта веха означала, что Министерство энергетики официально выполнило задачу по доведению до критичности трех финансируемых из частных источников проектов усовершенствованных реакторов до 4 июля.

Но просто достичь цели было недостаточно.

«И один для Риковера…»

Компания Aalo Atomics выступила с заявлением Министерства энергетики о том, что они достигли критичности в последнюю секунду (12:20 4 июля), в результате чего окончательный счет составил четыре реактора! То, что началось как агрессивная федеральная цель, быстро превратилось в демонстрацию того, что передовой ядерный сектор может перейти от проектирования к испытаниям на топливе и к устойчивому расщеплению в сроки, которые еще в прошлом году казались нереальными.

* * * * *

Отправной точкой стал Указ 14301 «Реформирование испытаний ядерных реакторов в Министерстве энергетики». Среди других изменений приказ предписывал Министерству энергетики создать программу испытаний реакторов для разработчиков усовершенствованных реакторов, финансируемых из частных источников.

Министерство энергетики разработало Пилотную программу реакторов (RPP), в рамках которой были выбраны 11 проектов реакторов для ускоренных испытаний:

• Aalo Atomics Inc.
• Antares Nuclear Inc.
• Atomic Alchemy Inc.
• Deep Fission Inc.
• Last Energy Inc.
• Oklo Inc. (Аврора и Плутон)
• Natura Resources LLC
• Radiant Industries Inc.
• Terrestrial Energy Inc.
• Valar Atomics Inc.

В течение следующих нескольких месяцев разработчики спешили повторять свои проекты с целью достижения критичности до дня рождения Америки. Сроки наконец-то подошли, и пыль улеглась, вот обзор четырех проектов, которые ответили на призыв к действию:

#1 Antares Nuclear

Реактор: Mark-0

Antares была первой компанией, достигшей критичность благодаря конструкции охлаждения с помощью тепловой трубки. Министерство энергетики назвало его первым нелегводным реактором частной разработки, достигшим критичности в США за более чем четыре десятилетия. ANS также отметила, что это первый новый реактор, достигший критичности в INL за более чем 50 лет.

По сравнению с легководными (NuScale), тяжеловодными (CANDU), газовыми (Valar), натриевыми (Aalo) и жидкосолевыми реакторами (Kairos Power), реакторы с тепловыми трубками имеют самый низкий за всю историю историю эксплуатации ядерных реакторов. Промышленность имеет десятилетия опыта работы с водяными реакторами, значительный наследственный опыт работы с газовыми реакторами, сотни реакторо-лет с натриевыми реакторами и, по крайней мере, знаковый эксперимент по эксплуатации расплавленной соли.

Реакторы с тепловыми трубками расположены на гораздо более тонкой ядерной базе. Базовая технология теплопередачи проверена в других отраслях, особенно в электронной и аэрокосмической, но применение реакторов все еще относительно новое. Antares может указать на KRUSTY как на важное доказательство концепции систем деления с тепловыми трубками, но он не может опираться на тот же опыт флота, который поддерживает легководные реакторы, газовые реакторы или конструкции с натриевым охлаждением.

Генеральный директор Antares Джордан Брэмбл заметил во время объявления о достижении критического рубежа:

«Мы никогда не были первой компанией, представившей нормативный документ, но мы всегда были первыми, кто получал его одобрение».

#2 Valar Atomics

Реактор: Ward 250

Далее Valar достигла критичности со своим высокотемпературным газом, работающим на TRISO, охлажденным гелием и графитом. Реактор (ВТГР). Неудовлетворенная вторым местом в гонке за критичностью, компания поставила Ward-250 выше, чтобы он мог производить как тепло, так и электричество раньше любого другого разработчика реакторов.

Электричество от реактора использовалось для питания NVIDIA Spark, на котором работал веб-сайт, который компания использовала для размещения небольшой игры, и страница, на которой фанаты могли заказать некоторые товары, пока реактор в конечном итоге не был остановлен после нескольких дней работы.

Валар также пошла дальше и провела испытание безопасности реактора в прямом эфире. Компания включила реактор на мощность, производя тепло, а затем быстро остановила реактор и смоделировала потерю электроэнергии, чтобы продемонстрировать, что реактор безопасно остынет без вмешательства человека.

#3 Размещаемая энергия

Реактор: Единство

Кто? Их даже в РПП нет?

Развертываемый реактор стал третьим реактором, достигшим критичности и засчитанным для достижения цели «три по четвертому» согласно указу, но это первый реактор, добившийся этого за пределами РЭС. Я писал о новой программе Deployable, в рамках которой действует «Стартовая площадка ядерной энергии» (NELP), когда о ней впервые было объявлено еще в марте этого года:

«Стартовая площадка — это программа, которая будет введена в действие на постоянной основе в качестве преемника программы пилотного реактора Министерства энергетики (RPP) и пилотной программы топливных линий (FLPP)… Компании смогут использовать более 2000 акров заранее отведенной земли в INL для проекты, включая» усовершенствованные реакторы, производство топлива, переработку, обогащение и другие инновации». Программа также будет осуществляться в национальном масштабе, и компании смогут работать с национальными лабораториями из удаленных мест. Приложения будут доступны ежегодно, при этом ожидается, что первоначальный запрос на приложения будет выпущен через несколько месяцев».

Первоначальные кандидаты на участие в программе были объявлены 27 апреля и включали General Matter, Radiant Nuclear, NuCube Energy и Deployable Energy. Примечателен тот факт, что Deployable Energy удалось достичь критичности раньше, чем некоторые проекты в рамках RPP, даже несмотря на то, что они начались на несколько месяцев позже.

Директор INL Джон Вагнер опубликовал сообщение, в котором говорится, что Deployable достигла критичности «примерно через 150 дней после запуска проекта».

#4 Aalo Atomics

Реактор: Реактор для критических испытаний Aalo-X

Аало — первый разработчик жидко-натриевого микрореактора в этой партии, но их критическое испытание В конфигурации реактора через него не протекает натрий. Следующий реактор, который они активно строят, будет иметь полностью работоспособный контур натриевого охлаждения. Aalo-X CTR — это платформа для физических испытаний и первый шаг на пути к коммерциализации их электростанции теплового спектра с натриевым охлаждением и топливом UO2.

Компания намерена объединить пять своих реакторов в конфигурацию Aalo Pod, которая сможет поставлять до 50 МВт для центров обработки данных и других приложений.

От Ясира Арафата, президента и технического директора Aalo Atomics:

«Самой сложной проблемой в ядерной сфере никогда не была физика, наша страна просто разучилась строить»

* * * * *

Это одна из крупнейших побед американской атомной промышленности. В десятилетия.

Нет, сделать пилотный микрореактор критическим — это не то же самое, что построить AP1000 в коммерческом масштабе. Технические, финансовые, нормативные проблемы и проблемы управления проектами различны. Но это различие не должно стирать значение того, что произошло в рамках RPP и NELP. После многих лет, когда ядерный сектор США публично определялся болезненными уроками Фогтла и В. К. Саммера, эти проекты показывают, что ядерная отрасль все еще может создавать, испытывать и продвигать новое оборудование, если возможности структурированы правильно.

Первоначальная критичность — это не коммерциализация, и это не гарантия того, что какая-либо из этих компаний в конечном итоге добьется успеха в масштабе. Но это настоящая веха. Это означает, что конструкции перешли от бумажных реакторов к физическим системам, способным поддерживать цепную ядерную реакцию.

И это ещё не всё!! Многие другие компании все еще стремятся к достижению начальной критичности, что позволит им продолжать итерации, проверять свои разработки и готовиться к возможной коммерциализации в рамках NRC. Сюда входят такие компании, как Oklo, Radiant и Last Energy.

Индустрия микрореакторов показала, какие структурированные возможности могут открыться. Крупной реакторной промышленности нужна своя собственная версия этого импульса.