Anonim

Funkce: Malé modulární jaderné reaktory - budoucnost energie?

EnvironmentFeature

David Szondy

17. února 2012

8 obrázků

Gizmag se podrobně zabývá malými modulárními jadernými reaktory a zázraky, pokud jsou klíčem k řešení světových problémů v oblasti energetiky a jaderného odpadu (Photo: Shutterstock)

Letošní rok je historickým tématem pro jadernou energii, kdy první reaktory získaly americkou vládní schválení pro stavbu od roku 1978. Někteří viděli zelené osvětlení dvou reaktorů Westinghouse AP1000, které budou postaveny v Gruzii jako začátek oživení jaderné energie. Západ, ale to může být falešný úsvit kvůli problémům spojeným s konvenčními reaktory. Možná, že když nastane nový boom v jaderné energii, nebudou vedeny obrovskými gigawattovými instalacemi, ale bateriemi malých modulárních reaktorů (SMR) s velmi odlišnými principy od těch předchozích generací. Přestože technologie s velkou rozmanitostí a potenciálem stojí na cestě mnoho překážek. Gizmag se podrobně zabývá mnoha podobami SMR, jejich výhodami a problémy, které musí překonat.

Celosvětově existuje rostoucí poptávka po elektřině, která je levná, spolehlivá a bohatá. Existuje také rostoucí potřeba najít zdroje energie, které se nebudou spoléhat na podnikání s nepřátelskými nebo nestabilními národy. Zároveň se nedávné obavy o globální oteplování vedly k tomu, že mnohé vlády přislíbily svým státům, aby snížily množství oxidu uhličitého, které vytvářejí, a přísnější regulace v oblasti životního prostředí hrozí uzavřením uhelných elektráren v celé Evropě a ve Spojených státech. Doufala, že masivní investice do alternativních technologií, jako je solární a větrná energie, by nahradily tento pokles výroby, ale neefektivnost a přerušovaná povaha těchto technologií ukázala, že něco s kapacitou a spolehlivostí uhelných a zemních plynů bylo zapotřebí. Jaderné, jinými slovy.

Problémem je, že jaderná energie je přísloví politicky horký brambor - dokonce i v prvních dnech, kdy nový energetický zdroj explodoval na světové scéně. Obrovské množství energie zablokované atomem drželo příslib budoucnosti jako něco z technologických Arabských nocí. Byl by to svět, kde by elektřina byla příliš levná na metr, pustiny by kvetly, lodě by kroužily Zemi na hromadu paliva o velikosti baseballu, letadla by létají měsíce bez přistání, nemocní by byli uzdraveni a dokonce i auta by být atomový pohon. Přestože jaderná energie způsobila v našem světě neuvěřitelné změny, v hlavní roli, při výrobě elektřiny pro domácnosti a průmysl, skončilo to méně zázrakem a mnohem komplikovanějším způsobem vařící vody.

Nejen složité, ale drahé a potenciálně nebezpečné. Ačkoli stovky reaktorů byly postaveny po celém světě a některé země, jako je Francie, vyrábějí z nich většinu elektřiny, jaderná energie se potýká s dalšími otázkami ohledně nákladů, bezpečnosti, likvidace odpadu a šíření. Sto čtyři jaderné elektrárny poskytují Spojeným státům 20 procent národní síly, ale stavební povolení nebylo vydáno od roku 1978, aniž by se od roku 1996 objevily nové reaktory a po upadnutí z ekologického hnutí po jaderných nehodách na ostrovech Three Mile Island, Černobylu a Fukušimě se zdálo nepravděpodobné, že by se ještě někdy schválilo - až dosud. Tato zuřivá domácí opozice vůči jaderné energii způsobila, že mnoho vlád přijalo téměř schizofrenní postoj k atomu.

Například v Německu se rozhodla opustit jadernou energii zcela ve prospěch alternativních zdrojů energie, ale pak se zima zimy 2011-12 dostala tak zima, že Dunaje zmrzne a Berlín musel dát do provozu některé z reaktorů mothballed. Tato opozice také znamená, že mnoho západních zemí má nedostatek jaderných inženýrů, protože mnozí to považují za umírající průmysl, který nestojí za to. To je obzvláště akutní ve Spojených státech av Británii, aniž by si zachovalo kapacitu pro stavbu obrovských reaktorových plavidel, a musí je využívat pro zámořské výrobce.

Ještě horší je, že jaderná energie trpí výbuchem zemního plynu, který přinesl nové techniky vrtání a fracking, který otevřel rozsáhlé nové plynárenské pole na Západě a snížil cenu plynu na místo, kde uhlí a jader mají těžký čas.

Tradiční jaderná energie: jaderná elektrárna Tricastin ve Francii

A peníze jsou jedním z klíčových problémů, kterým čelí oživení jaderné energie. Dosavadní stav reaktorů používaných k výrobě elektřiny směřoval k gigantickým reaktorům, které dosáhly úrovně výkonu gigawattu. S rostlinami, které jsou velké a malé divu, že náklady na výstavbu v kombinaci se získáním povolení, zajištění pojištění a setkávání se s právními výzvami ze strany ekologických skupin mohou posunout náklady na konvenční jadernou elektrárnu až na 9 miliard amerických dolarů. To také znamená velmi dlouhé doby výstavby deset nebo patnáct let. To není pomohlo skutečnost, že jaderné elektrárny jsou zvykem navrženy od nuly v cvičeních v několika miliardách dolarů při opětovném vymýšlení kola. S tak velkým množstvím času a peněz, nepředvídanou změnou předpisů nebo objevováním geologických vad pod povrchem reaktoru to může znamenat, že se dá vložit velmi mnoho drahých vajec do velmi nezabezpečeného koše.

Poté se vyskytují problémy s bezpečností. Konstrukce reaktorů je dnes bezpečnější než kdykoli předtím. Fukushima nehoda se stala, protože reaktory Fukushima jsou velmi starý design - starý jako nejstarší aktivní americké reaktory. Pokud zemětřesení a tsunami, které zasáhly Fukušimu, zasáhly moderní reaktor, katastrofa se pravděpodobně nikdy nestane. Velké konvenční reaktory však stále mají bezpečnostní problémy, protože vyžadují velmi rychlé reakční doby, aby se zabránilo poškození v případě nehody. Nehody mohou v reaktoru probíhat tak rychle, že operátoři musí podniknout kroky do několika hodin, možná dokonce i několika minut. Pokud dojde k nehodě tavení, velké množství paliva v reaktoru znamená, že do atmosféry může dojít k uvolnění velkého množství radioaktivních látek. To činí čas základním prvkem.

Obohacené uranové palivo použité v konvenčních reakcích také představuje problém pro šíření jaderných zbraní. Na rozdíl od všeobecného přesvědčení, uran použitý v reaktorech a dokonce plutonium, které některé reaktory produkují, jsou pro výrobu jaderných bomby zbytečné (izotopové poměry jsou všechny špatné), ale procesy potřebné pro výrobu jaderného paliva a bombových materiálů jsou téměř úplně stejné. Takže i když konvenční reaktory nemusí být hrozbou proliferace, obohacovací zařízení, která je obsluhují.

Malé modulární reaktory

Jedním ze způsobů, jak se dostat k mnoha z těchto problémů, je vývoj malých modulárních reaktorů (SMR). Jedná se o reaktory, které dokáží generovat asi 300 megawattů energie nebo méně, což stačí k provozu 45 000 amerických domů. I když malé SMR jsou správné reaktory. Jsou zcela odlišné od radioterapeutických generátorů (RTG) používaných v kosmických lodích a vzdálených majácích na Sibiři. Jaderné reaktory, jako jsou SMR, používají řízené jaderné štěpení k generování energie, zatímco RTG používají přirozený radioaktivní rozklad k pohonu relativně jednoduchého termoelektrického generátoru, který může produkovat pouze nejvýše dva kilowatty.

Z hlediska výkonu jsou RTG ekvivalentní bateriím, zatímco malé jaderné reaktory jsou ve srovnání s běžnými reaktory pouze "malé". Jsou stěží takové, jaké byste měli v garáži. Ve skutečnosti by elektrárny SMR pokrývaly oblast malého nákupního centra. Přesto taková instalace není příliš velká, jelikož elektrárny jdou a reaktor, který produkuje pouze 300 megawattů, nemusí vypadat za investici, ale americké ministerstvo energetiky nabízí 452 milionů dolarů v podobě grantů na rozvoj SMR a soukromých investorů, jako je Nadace Bill Gates a společnost Babcock a Wilcox dávají peníze na své vlastní modulární projekty v oblasti reaktorů.

60letý průlom

Jedním z důvodů, proč se vláda a soukromý sektor zajímá o SMR, je to, že byli úspěšně zaměstnáni déle než většina lidí. Ve skutečnosti se stovky lidí na celém světě v trupech jaderných ponorek a dalších válečných lodí vypařovaly po dobu šedesáti let. Byly také použity v obchodních lodích, ledovcích a výzkumných a lékařských izotopových reaktorech na univerzitách. V letech 1962 až 1972 byla v Antarktidě na stanici McMurdo instalována i jedna. Nyní jsou považovány za domácí použití.

Případ SMR

SMR mají řadu výhod oproti běžným reaktorům. Jedna věc je, že SMR jsou levnější pro konstrukci a provoz. To je činí velmi atraktivní pro chudší země s hladovkou energie; malé, rostoucí komunity, které nevyžadují plnohodnotnou rostlinu; a vzdálená místa, jako jsou doly nebo odsola. Důvodem je prostě to, že reaktory jsou menší. Dalším faktorem je to, že v každém případě není nutné, aby byly navrženy na míru, mohou být reaktory standardizovány a některé typy postaveny v továrnách, které jsou schopny využívat úspor z rozsahu. Továrně postavený aspekt je také důležitý, protože továrna je efektivnější než stavba na stavbě až o osm až jedna z hlediska doby budování. Konstrukce továrny také umožňuje, aby byly SMR postaveny, dodány na místo a poté vráceny do továrny k demontáži na konci jejich životnosti - odstranění závažného problému se starými konvenčními reaktory, tj. Jak je zlikvidovat.

SMR také využívají velkou flexibilitu návrhu. Obvyklé reaktory jsou obvykle chlazeny vodou - velkým množstvím vody - což znamená, že reaktory musí být umístěny v blízkosti řek nebo pobřeží. SMRs, na druhé straně, mohou být chlazeny vzduchem, plynem, kovy s nízkou teplotou tání nebo solí. To znamená, že SMR lze umístit do vzdálených, vnitrozemských oblastí, kde není možné umístit konvenční reaktory.

Bezpečnost

Tento chladicí systém je často pasivní. Jinými slovy, spočívá spíše na přirozeném oběhu chladicího média uvnitř reakční baňky reaktoru než na čerpadlech. Toto pasivní chlazení je jedním ze způsobů, jak mohou SMR zlepšit bezpečnost. Protože modulární reaktory jsou menší než konvenční, obsahují méně paliva. To znamená, že v případě havárie bude mít menší váhu. Pokud k tomu dojde, existuje méně radioaktivního materiálu, který lze uvolnit do životního prostředí a usnadní konstrukci nouzových systémů. Vzhledem k tomu, že jsou menší a používají méně pohonných hmot, lze je lépe chladit efektivně, což značně snižuje pravděpodobnost katastrofické havárie nebo roztržení.

To také znamená, že nehody probíhají mnohem pomaleji u modulárních reaktorů než u běžných. V případě, že je třeba reagovat na nehody během několika hodin nebo minut, může dojít k odezvě SMR v hodinách nebo dnech, což snižuje pravděpodobnost nehody, která má za následek velké poškození reaktorových prvků.

Projekty SMR, které odmítají chlazení vodou ve prospěch plynu, kovu nebo soli, mají své vlastní bezpečnostní výhody. Na rozdíl od vodou chlazených reaktorů pracují tato média při nižším tlaku. Jedním z rizik vodního chlazení je to, že prasklé potrubí nebo poškozené těsnění mohou vyfukovat radioaktivní plyny jako nemrznoucí směs z přehřátého automobilového chladiče. U nízkotlakých médií je méně síly, jak vytlačovat plyny a tam je méně namáhání umístěné na kontejneru. Odstraní také jednu z děsivých epizod Fukushima, kde se voda v nádobě rozpadla na vodík a kyslík a pak explodovala.

Další výhodou modulárního návrhu je, že některé SMR jsou dostatečně malé, aby byly instalovány pod zemí. To je levnější, rychlejší konstrukce a méně invazivní než budování železobetonové kontejnery. Existuje také bod, že uvedení reaktoru do země zhoršuje zemětřesení. Podzemní instalace usnadňují montáž modulárních reaktorů a jejich instalace v mnohem menší ploše. To činí SMR obzvláště atraktivní pro vojenské zákazníky, kteří potřebují rychle stavět elektrárny pro základny. Podzemní instalace také zvyšuje bezpečnost pomocí méně sofistikovaných systémů, které také pomáhají snižovat náklady.

SMR mohou pomoci při šíření jaderného odpadu a při dodávkách paliva, protože zatímco některé modulární reaktory jsou založeny na běžných tlakových vodních reaktorech a spalují zesílený uran, ostatní používají méně konvenčních paliv. Někteří například mohou vyrábět energii z toho, co je nyní považováno za "odpad", spalování ochuzeného uranu a plutonia z konvenčních reaktorů. Úbytek ochuzeného uranu je v podstatě U-238, z něhož bylo spotřebováno štěpné U-235. Je to také mnohem hojnější v přírodě než U-235, který má potenciál poskytovat světu energii po tisíce let. Jiné konstrukce reaktorů ani nepoužívají uran. Místo toho používají thorium. Toto palivo je také neuvěřitelně hojné, je snadno zpracovatelné jako palivo a má dodatečný bonus, že je zcela zbytečné při výrobě zbraní, takže může poskytnout sílu i v oblastech, kde se zvýšily bezpečnostní obavy.

Ale stále je tu bod, kdy jsou modulární reaktory z definice malé. To může být v pořádku pro ponorku nebo jižní pól, ale co místy, které potřebují víc? Jsou alternativní konvenční jaderné elektrárny? Ukazuje se, že odpověď je ne. Modulární reaktory se nemusí používat jednotlivě. Mohou být nastaveny v bateriích po pěti nebo šesti nebo více, což poskytuje tolik energie, kolik potřebuje oblast. A pokud je třeba jednu jednotku vyměnit za účelem opravy nebo dokonce výměny, nesmí být narušena činnost ostatních.

Typy modulárních reaktorů

Podívejme se nyní na některé z hlavních typů modulárních reaktorů, které jsou ve vývoji. Ve skutečnosti existuje mnohem více, než je uvedeno zde, ale mělo by to poskytnout dobrý průřez toho, co je v plánu.

Reaktory na lehkou vodu

Modulární reaktor na lehkou vodu je v zásadě zvětšený konvenční reaktor. Stejně jako běžné reaktory využívá vodu jako chladicí kapalinu a neutronový moderátor (tj. Voda zpomaluje neutrony produkované jaderným palivem, takže atomy uranu mají lepší šanci absorbovat je a indukovat jaderné štěpení.) Trik štěpení je prostě mít na jednom místě dostatek jaderného paliva s moderátorem, aby se reakce stala sama sebe sama). Inženýři již mají desetiletí zkušeností s lehkými SMR, protože se jedná o typ používaný na ponorech a ledovcích, takže technologie je již pokročilejší a má spoustu terénních zkoušek za velmi těžkých podmínek. Představte si jadernou elektrárnu, která musí být schopna bezpečně pracovat, když se v oceánu hodí, zatímco je utěsněna uvnitř ponorky a můžete vidět náročné problémy, které byly překonány.

Malé reaktory na lehkou vodu nejsou stejně účinné jako jejich větší bratranci, ale mají řadu výhod. Pára je vyráběna v jaderné elektrárně tím, že prochází smyčkou chladicí vody z reaktoru parním generátorem, což je samostatná nádoba naplněná navíjecími trubkami. Horká chladící voda vstupuje do generátoru a když protéká trubkami, druhá cívka naplněná vodou je ohřátá vodou z reaktoru. To se změní na páru, která změní turbíny, které otáčejí dynamy. V běžném reaktoru má většina typů parní generátor mimo reaktorovou nádobu. U SMR s lehkou vodou může být generátor páry umístěn uvnitř nádoby. To nejen činí reaktor kompaktnější a samostatnější, ale také činí mnohem bezpečnější. Jedním obyčejným problémem v reaktorech je únik radioaktivní vody, když jde z reaktoru do parního generátoru. S parním generátorem uvnitř nádoby reaktoru je to mnohem bezpečnější situace pouze ne-radioaktivní vody / páry vstupující do a ven z nádoby reaktoru.

Westinghouse SMR

Westinghouse SMR je miniaturní verze reaktoru AP1000. Ale kde AP1000 produkuje 1154 megawattů a vyžaduje rostlinu o rozloze 50 ha (20 ha), potřebuje Westinghouse SMR jen 15 (6 ha), vyčlení 225 megawattů a může být postaveno za 18 měsíců oproti několika letům. Reaktor a kontejnmentová nádoba jsou vysoké o 27 metrů vysoký a průměr 9, 2 m, takže je dostatečně kompaktní, aby bylo možné je vyrábět z továrny a dopravit po železnici na místo. Jeho palivo je standardně obohacený uran, který je třeba provádět každé dva roky, avšak pasivní chladicí systém reaktoru se spoléhá na přirozenou cirkulaci vody namísto čerpadel, což znamená, že dokonce i v případě úplného ztráty výkonu, jak Fukushima utrpěl, Westinghouse SMR může trvat až týden bez nutnosti zásahu obsluhy, aby nedošlo k poškození.

mPower

S podporou společností Babcock a Wilcox mPower vychází z návrhů reaktorů amerického námořnictva a produkuje 160 megawattů, když jsou chladiče systému chlazeny vodou, ale mohou být také chlazeny vzduchem, ačkoli s nižším výkonem. Vysoký 75p (23m) a průměr 14p (4, 3m), mPower je navržen tak, aby byl vyroben v továrně, dodáván a instalován pod zemí. Stejně jako Westinghouse SMR mPower využívá pasivní chladicí systém a generátor páry je integrální součástí reaktoru. Na rozdíl od modelu Westinghouse SMR mPower potřebuje doplňovat paliva pouze jednou za čtyři roky a proces zahrnuje jednoduše výměnu celého jádra, které je vloženo jako kazeta. Reaktor má 60letou životnost a je určen k uskladnění vyhořelého paliva na místě po celou dobu trvání.

NuScale

NuScale se zdá neprakticky malý s výkonem pouhých 45 megawattů, ale je určen k instalaci dvanáct současně, aby poskytl až 540 megawattů. Každý z nich je umístěn v podzemním bazénu s vodou a každá jednotka je ochlazena přirozenou cirkulací. Z tohoto důvodu nejsou čerpadla a jedinou pohyblivou částí v reaktoru jsou ty, které se používají k ovládání ovládacích tyčí. Když je čas na doplnění paliva, je reaktor odstraněn z bazénu mostovým jeřábem a přenesen do další části zařízení.

Vysokoteplotní plynově chlazené reaktory

Jak naznačuje tento termín, plyn chlazené reaktory používají jako chladicí médium v ​​reaktoru místo plynu vodu. V moderních reaktorech je tento plyn obvykle hélium, protože je to inertní prvek, který nereaguje s jinými materiály, přesto je vynikající chladicí kapalina (stačí požádat jakéhokoli potápěče hlubokého moře se smíšeným plynem a on vám řekne, proč mít vyhřívací trubku ve svém obleku při dýchání hélia). To je důležité, protože bez použití vody je moderátorem jaderné reakce grafitové jádro, které je hořlavé. Ty pracují při poměrně nízkých tlacích a vysokých teplotách plynu až do 1 800 stupňů F (1000 stupňů C) a plyn buď pohání turbíny přímo nebo prostřednictvím parního generátoru. Tento typ reaktoru má bezpečnostní výhody, protože způsob, jakým se konstrukce stává jadernou reakcí samoregulační. Jakmile se reaktor zahřeje, reakce se zpomalí a reaktor se ochladí. Rovněž je vhodný pro menší stupnice, které umožňují tovární a podzemní instalaci.

GT-MHR

Společnost GT-MHR, postavená na základě partnerství vedeného generální atomovou strukturou, má kapacitu 285 megawattů a může být také použita k výrobě 100 000 tun vodíku za rok. Má zajímavé rozlišování, že je schopen běhat na plutoniovém stupni zbraní. Důvodem bylo, že GT-MHR byl původně navržen tak, aby pomohl s likvidací sovětských jaderných hlavic po skončení studené války. To také slouží k zdůraznění praktických aplikací schopnosti SMRs vypálit alternativní jaderná paliva.

Rychlé reaktory s neutrony

V konvenčních reaktorech neutrony zpomalují moderátor, jako je voda, uhlík nebo hélium, takže atomy uranu mají lepší šanci absorbovat je a iniciovat štěpení. Rychlý neutronový reaktor řídí stejnou štěpnou reakci, kromě toho, že odráží rychle se pohybující neutrony zpět do uranu ve velkých množstvích a tím zvyšuje šance štěpení. To má tu výhodu, že reaktory mohou být velmi jednoduché v konstrukci (a tudíž menší) a využívat jako palivo obohacené palivo, thorium nebo dokonce jaderný odpad.

V současných konstrukcích SMR se používají dva typy rychlých neutronových systémů. Prvním z nich jsou svíčky, palivové spalovače nebo reaktory s pojízdnými vlnami. Druhá reaktorová stojatá vlna.

Název "svíčky " pro první odrůdu pochází z toho, že to, co se paliva podobá. Jednoduše řečeno, je to velká deska s ochuzeným uranem se zátkou obohaceného uranu nalepeném na jednom konci. Když začne jaderná reakce, obohacený uran "zapálí" desku iniciováním reakce, která změní U-238 na Pu-239, což je izotop plutonia, který může štěpit a generovat energii. Tato reakce hoří podél desky zhruba o jeden centimetr ročně, vytváří a vypaluje plutonium, jak to jde. Je to proces, který může trvat roky, dokonce i desetiletí, když se reaktor rozpadne při teplotě asi 550 ° C (550 ° C), zatímco je chlazen kapalným sodíkem, olovem nebo slitinou olovo-bismut.

Druhá verze se nazývá "stojatá vlna" a princip je stejný, kromě toho, že místo velké desky je reaktor tvořen palivovými tyčemi U-238 a reakce začíná ve středu. Jak probíhá reakce směrem ven, vyčerpané tyče jsou reorganizovány operátory, dokud není spotřebováno veškeré palivo. Výsledkem toho je, že reaktor s cestnou vlnou využívá palivo efektivněji a může běžet 60 let bez doplňování paliva. Teoreticky by to mohlo trvat 200 let.

U obou typů jsou také neobvyklé v tom, že nemají moderátora, spoléhají se na pasivní chlazení, mohou být postaveny v továrnách a nemají žádné pohyblivé součásti. Jsou tak blízko k plug-and-play jako jaderné reaktory mohou dostat.

Hyperion

Hyperion je další velmi malý modulární reaktor, který produkuje pouze 25 megawattů, ale to, co mu chybí na síle, je v přenositelnosti. Reaktorová nádoba je pouze 2, 5 m vysoká a má průměr v průměru 1, 5 metru, nemá žádné pohyblivé součásti a může pracovat deset let bez doplňování paliva. Při doplňování paliva je reaktor vrácen do továrny a nahrazen spíše způsobem plynové láhve. Tato konfigurace nejen umožňuje vybudovat více reaktorové elektrárny, ale jednotlivé reaktory mohou být také použity pro aplikace, jako je dodávka tepla pro extrakci ropy z břidlic, páry pro průmyslové využití a provozování zařízení na odsolení.

HRANOL

Inovační malý modul Power Reactor (PRISM) je design GE-Hitachi. Je sodík chlazený, instalovaný pod zemí a generuje 311 megawattů s doplňováním paliva každých šest let. Její schopnost spalovat plutonium a ochuzený uran dává velkému zájmu Spojenému království, které vyjednává, že má dva instalované v jaderném zařízení v Sellafieldu, kde by byly použity pro spalování zásob jaderného odpadu. To je víc než jen řešení pro likvidaci odpadu. Odhaduje se, že pokud by to fungovalo, odpady by mohly dodávat energii Británii po dobu 500 let.

Reaktory roztavené soli

U tohoto typu SMR je chladicí kapalina a palivo stejné. Chladicí kapalina je směs lithia a soli fluoridu berylia. V tom je rozpuštěno palivo, které může být obohaceno uranem, thoriem nebo U-233. Tento roztavený roztok soli prochází poměrně nízkým tlakem a teplotou 1300 ° F (700 ° C) přes jádro moderátora grafitu. Při spalování paliva jsou odpadní produkty odstraněny z roztoku a přidává se čerstvé palivo.

Flibe

Flibe (fluoridová sůl lithia a berylia) je druh reaktoru v krabici. Americká armáda chce rozvíjet malé reaktory, které lze snadno instalovat na dálku. K tomuto účelu je Flibe navržena kolem elektrárny, která zabalí do sady nákladních kontejnerů. Cílem je držet reaktor v zemi, nastavit generátor stroje a pokrýt část s budovou. Poslední nemusí být jako kontejnment kontejnmentu konvenčního reaktoru, protože reaktor je nejen pasivně ohříván, ale je vybaven solnou zástrčkou, která musí být vždy aktivně chlazena. Pokud je reaktor poškozen a reaktor se začne přehřívat, zátka se roztaví a roztavená směs soli a paliva se vylije do odtokové nádrže. Výkon je 20 až 50 megawattů a využívá U-233 a thoriové palivo. To nejen eliminuje problémy spojené s šířením zbraní (ani U-233 ani thorium nejsou zcela vhodné pro zbraně), ale také otevírá levný, snadno získaný zdroj energie.

Výzvy zůstávají

Jak působivé jsou mnohé z těchto reaktorů, většina z nich je stále v jedné nebo druhé fázi vývoje nebo schválení. Odtud je dlouhá cesta k přepnutí spínače a sledování světla. Většina těchto návrhů má kořeny, které se vracejí více než půl století.

V padesátých letech admirál Hyman Rickover, architekt amerického jaderného parku, poukázal na to, že malé výzkumné reaktory, předchůdcové SMR, mají mnoho výhod. Byly jednoduché, malé, levné, lehké, snadno sestavitelné, velmi flexibilní v designu a potřebovaly jen velmi málo. Na druhou stranu, praktické reaktory musí být postaveny podle plánu, potřebují obrovské množství vývoje vynaložené na "zdánlivě triviální záležitosti", jsou drahé, velké, těžké a komplikované. Jinými slovy, existuje velká mezera mezi tím, co je slibována technologií ve fázi návrhu a tím, co končí, jakmile je budována.

Takže je to se stávající stabilitou SMR. Mnoho z nich má velký slib, ale ještě se musí dokázat. Také vyvolávají mnoho otázek. Bude SMR potřebovat méně lidí, aby je spustili? Jaké jsou jeho bezpečnostní parametry? Budou splňovat stávající předpisy? Budou předpisy nutné změnit tak, aby vyhovovaly povaze SMR? Budou evakuační zóny, pojistné krytí nebo bezpečnostní normy změněny? A co předpisy týkající se zemětřesení?

Ve skutečnosti je ve vládních nařízeních, že modulární reaktory čelí největším výzvám. Ať už jsou skutečnosti o jaderných nehodách z Windscale do Fukushimy, velká část veřejnosti, obzvláště na Západě, je v jaderné energii v každé formě velmi nervózní. Existují silné lobby, které jsou v rozporu s jakýmkoli jaderným reaktorem, které fungují, a předpisy, které vypracují vlády, odrážejí tyto okolnosti. Většina nákladů na výstavbu jaderných elektráren je způsobena splněním všech předpisů, poskytováním bezpečnostních a bezpečnostních systémů a jen se zabývat všemi právními překážkami a papíry, které mohou trvat roky a miliony dolarů překonat. Modulární reaktory mají výhodu, že jsou rychle a levně postaveny, což z nich činí méně finančního rizika, a tovární výroba znamená, že reaktor určený pro závod, který chyběl schválení, může být prodán jinému zákazníkovi jinde. Některé SMR jsou dostatečně podobné konvenčním reaktorům, které nespadají pod břemeno "nové" technologie pod skeptickou kontrolou. Nicméně, byrokracie je stále velmi skutečná věc.

Pouze čas zjistí, jestli se malý reaktor stává běžným pohledem na naše energetické rozvodné sítě, jestliže klesá na cestě jako jiné technologické sny nebo jestliže se stane obětí správní knihy byrokratů.

Flibe modulární reaktor je konstruován pro přepravu v nákladních kontejnerech (obrázek: Flibe)

Koncepční umění modulového jaderného reaktoru Flibe instalovaného na vojenské základně (obrázek: Flibe)

Cutaway instalace Hyperion reaktoru (obrázek: Hyperion Power Generation)

Průřez instalace mPower reaktoru (obrázek: Babcock a Wilcox)

Schéma reaktoru NuScale (obrázek: KVDP)

Schéma Westinghouse SMR zobrazující různé funkce (obrázek: Westinghouse)

Tradiční jaderná energie: jaderná elektrárna Tricastin ve Francii

Gizmag se podrobně zabývá malými modulárními jadernými reaktory a zázraky, pokud jsou klíčem k řešení světových problémů v oblasti energetiky a jaderného odpadu (Photo: Shutterstock)

Doporučená Redakce Choice