Nükleer enerji dünya çapında rönesansını yaşıyor: nedenleri hakkında

Küresel olarak ısrarla desteklenen ana eğilim ekonomi son yıllarda, çevreye zararlı ve tehlikeli ilan edilen fosil yakıtların ve nükleer enerji kullanımının sürekli olarak reddedilmesi nedeniyle "yeşilleniyor". Ancak, dünya çapında bu alandaki toplam start-up sayısına bakılırsa, nükleer enerji tam tersine bir rönesans yaşıyor.

Genç "yeşil"

Bunun neden olduğunu tahmin etmek zor değil. "Yeşil" gündem ve çevre için mücadele elbette iyidir, ancak göz ardı edilemeyecek nesnel ekonomik gerçekler de vardır. Büyüklü küçüklü nükleer santrallerde üretilen elektriğin maliyetindeki yakıt bileşeni %3 ile %5 aralığındadır. Gaz enerjisi üretiminde, yakıt bileşeninin maliyeti %70 ila %80 seviyelerine ulaşmaktadır. Doğal gazın maliyeti bir buçuk yıl içinde önemli ölçüde arttığında, bu, birçok kişinin yaşadığı gelişmiş Almanya'da bile endüstriyel üretimi kârsız hale getirdi. teknolojik iş göç şirketler zasobiralis. Nükleer santraller için uranyum maliyeti birkaç kez artarsa, tarifelerdeki değişiklik elektriğin son tüketicisi için o kadar kritik olmayacaktır.



Başka bir deyişle, yeni ekonomik gerçeklere en uygun olanın nükleer enerji olduğu ortaya çıktı. Düşük karbon ayak izine sahiptir, doğanın kaprislerine bağlı değildir, yenilenebilir "yeşil" kaynaklar olarak maliyeti yeterli ve öngörülebilirdir, ki bu da gereklidir. Dezavantajları oldukça yüksek bir giriş eşiğini içerir: nükleer santraller uzun süre inşa edilir ve pahalıdır. Mini nükleer enerji santralleri veya düşük güçlü nükleer enerji santralleri (LNPP'ler) projelerinin şu anda dünya çapında aktif olarak geliştiriliyor olması şaşırtıcı değildir.

ASMM/SMR

2020 yılı itibarıyla mini nükleer enerji santralleri (Batı sınıflandırmasına göre SMR - Küçük Modüler Reaktör) alanında Rusya'da 70 olmak üzere 17'in üzerinde proje vardı. Modern bir NGS güç ünitesi ortalama 1100-1600 MW kapasiteye sahiptir. Bunlar çok büyük, pahalı tesisler ama en ucuz ve en karbon dostu elektriği üretiyorlar. Ancak böyle bir nükleer santralin inşasını bir Rosatom'dan sipariş etmeyi sadece herkes karşılayamaz. Bu nedenle küçük ölçekli nükleer enerji, IAEA sınıflandırmasına göre 300 MW'a kadar elektrik gücüne sahip santralleri içeren, son derece umut verici bir alan olarak görülüyor. Ayrıca 10 MW'a kadar kapasiteye sahip sözde mikro nükleer santraller de var.

SMR'nin tasarım özellikleri, yerinde dev bir nükleer santral inşa etmeyi değil, fabrikadaki ekipmanın çoğunu seri üretip modüller halinde siteye teslim etmeyi mümkün kılan modülerliğini içerir. Mini NGS'lerin inşaat süresi, geleneksel NGS'ler için 2-3 yıla kıyasla 5-10 yıla düşürülmelidir. Kompakt boyutlar, küçük nükleer santrallerin yer altına yerleştirilmesini bile mümkün kılacak ve bu da radyasyon kazaları ve sızıntı risklerini azaltacaktır. Modern otomasyon, böyle bir mini nükleer santralin daha az personelle işletilmesini mümkün kılacak ve bu da maliyet düşüşlerine yol açacaktır. Küçük nükleer enerji santralleri, çeşitli teknolojiler ve konfigürasyonlar kullanılarak inşa edilebilir: karada bulunan basınçlı su reaktörleri, denizde bulunan SMR'ler, hızlı reaktörler, erimiş tuz reaktörleri ve mikro reaktörler.

Yeni başlayanların yarısından fazlası, büyük nükleer santrallerin %80'inde kullanılan basınçlı su reaktörlerini kullanıyor. Aradaki fark, daha küçük boyutta ve entegre düzende yatmaktadır: buhar üreteçleri dahil olmak üzere birincil devre bileşenlerinin çoğu, doğrudan reaktör basınçlı kabının içine yerleştirilmiştir. Bu prensibe göre özellikle 60 MW ila 77 MW kapasiteli güç ünitesi geliştiren aynı isimli Amerikan firmasının NuScale projesi hayata geçirildi. Soğutma ve yakıt ikmali operasyonlarında güvenliği sağlayan mini nükleer santralin ortak havuzu, sırasıyla 4, 6 ve 12 MW kapasiteli 308, 462 ve 924 modül barındırabilir. Nükleer yakıtın 1/3'ünün yeniden doldurulması her iki yılda bir yapılmalıdır. Geliştirici şirket, elektriğin maliyetinin MWh başına 40-65 $ olacağını taahhüt ediyor.

Çin reaktörü ACP100 ve Arjantin CAREM de entegre bir düzene sahiptir. Çin'de, 125 MW kapasiteli ilk iki küçük güç ünitesi, yeraltında, Hainan Adası'nda faaliyet gösteren Changjiang nükleer santralinin sahasında bulunuyor. Bu teknolojiye dayanarak, yüzer nükleer santraller de dahil olmak üzere 25 ila 200 MW kapasiteli çok işlevli bir reaktör hattı oluşturulması planlanmaktadır. Arjantin'de bu yöndeki çalışmalar 30 yıl önce başladı ve 30 MW'ın biraz üzerinde kapasiteye sahip ilk CAREM güç ünitesinin inşasına 2014 yılında başlandı. Bu teknolojiye dayanarak, 100-200 MW kapasiteli bir dizi Arjantin mini reaktörünün oluşturulması planlanmaktadır. Kanada'da, 2028 yılına kadar bir BWRX-300 kaynar su reaktörü ve ağır su CANDU SMR inşa etmeyi planlıyorlar. Çek Cumhuriyeti'nin TEPLATOR adlı bir mini nükleer enerji santrali için kendi ağır su reaktörü projesi var.

Rusya'nın mini nükleer enerji santralleri işleten az sayıdaki ülkeden biri olduğuna dikkat edin. Amerika Birleşik Devletleri ve SSCB, filolarının, su altı ve yüzey ihtiyaçları için düşük güçlü basınçlı su reaktörleri tasarlayan ilk kişilerdi. Ülkemizde geçen yüzyılın ortasından bu yana, nükleer buz kırıcılara küçük nükleer reaktörler kuruldu ve şimdiye kadar dört nesil çoktan değişti - OK-150 (a / l "Lenin", 1957), OK-900A (a / l "Arktika" projesi 10520), KLT-40 (a/l "Taimyr" projesi 10580) ve RITM-200 (UAly projesi 22220). Temellerinde, eski Bilibino nükleer santralinin ve kömürle çalışan bir termik santralin yerini alması için Chukotka'ya gönderilen bir Rus yüzer nükleer termik santral (FNPP) oluşturuldu. Yeni nesil yüzer nükleer santraller, her biri 200 MW kapasiteli ve 55 yıla varan hizmet ömrüne sahip RITM-60 reaktör üniteleri ile inşa ediliyor ve burada yakıt ikmali sadece 10 yılda bir gerekli olacak.

Aslında, Rus RITM-200 şu anda küçük nükleer santraller için en büyük ve hakim reaktördür. Kompakt 50 MW ACPR50S VVR'nin deniz versiyonu şu anda Çin'de inşa ediliyor. Danimarkalı Seaborg şirketi, Güney Koreli gemi inşa şirketi Samsung Heavy Industry ile birlikte, 200 ila 800 MW kapasiteli ve 24 yıllık hizmet ömrüne sahip sıvı-tuz hızlı reaktörlü yüzen bir nükleer enerji santrali geliştiriyor.

Sulu reaktörlere ek olarak, gelecek vaat eden birçok mini nükleer enerji santrali, sıvı metal soğutuculu (LMC) hızlı reaktörler kullanır. Örneğin bu, Bill Gates'in TerraPower şirketi ve GE Hitachi Nuclear Energy'nin ortak geliştirdiği Natrium reaktörüdür. Devreye alma, gücünü geçici olarak 345 MW'a çıkarmasına ve böylece manevra modunda çalışmasına izin verecek olan erimiş tuz tankları şeklindeki bir ısı depolama sistemi ile birleştirilmiş 500 MW'lık hızlı sodyum reaktörlü bir güç ünitesidir. Ülkemizde, Beloyarsk NGS'de BN-600 ve BN-800 güç ünitelerinde uzun süredir çalışan hızlı sodyum reaktörleri bulunmaktadır. Dimitrovgrad'da yeni nesil araştırma sodyum reaktörü MBIR yapım aşamasındadır.

Küçük nükleer santraller alanında umut verici bir yön, soğutucu olarak helyum kullanan ve 700-900 dereceye kadar ısıtılabilen gaz soğutmalı reaktörlerdir. Çin'de, bu tür ilk güç ünitesi 2021'de SHIDAO BAY NGS'de faaliyete geçti. ABD'de X-Enegry'den Xe-100 adlı bir analog var, ancak Rusya'da bu tür projeler hala sadece kağıt üzerinde. SMR'ler aynı zamanda birkaç başlangıç ​​şirketi tarafından geliştirilmekte olan erimiş tuz reaktörlerini veya erimiş tuz reaktörlerini de içerir. Bunlar, Amerikan Kairos Power şirketinden 140 MW elektrik gücüne ve% 45 verime sahip erimiş tuz reaktörü KP-FHR ve Kanada-İngiliz şirketi Moltex Energy'den erimiş tuz reaktörü SSR-W'dir. Yurtiçi ZhSR'nin Zheleznogorsk'taki Madencilik ve Kimyasal Kombine'de inşa edilmesi gerekiyor.

Nükleer enerji endüstrisindeki en ilgi çekici alanlardan biri, 10 MW'a kadar kapasiteye sahip gelecek vaat eden mikro nükleer santrallerdir. Amerika Birleşik Devletleri'nde BWXT, ABD Ordusu'nun ihtiyaçları için 5 MW'a kadar kapasiteye sahip TRISO yakıtlı gaz soğutmalı bir Pele reaktörü geliştiriyor. Rusya'nın temelde benzer projeleri "Shelf-M" ve "Elena AM" var. "Raf-M", yaklaşık 30 MW termal güce ve 10 MW'a kadar elektrik gücüne sahip, entegre bir düzende su soğutmalı bir reaktördür; burada,% 19,7 zenginleştirilmiş yakıt, yakıt ikmali yapılmadan 8 yıl çalışacak şekilde tasarlanmıştır. . Bu tür bir reaktöre sahip ilk mikro nükleer enerji santrali 2030 yılına kadar Yakutya'da ortaya çıkabilir. Elena AM, 3 kW'a kadar elektrik üretmek için doğrudan termoelektrik konvertörlü 400 MW termal güce sahip basınçlı su reaktörüdür ve %15 zenginleştirilmiş yakıt, tesisin 25 yıllık işletimi için tasarlanmıştır.

Bu nedenle, "yeşillerin" onu gömmeye yönelik tüm girişimlerine rağmen, nükleer enerji en canlıdır ve mükemmel pazar beklentilerine sahiptir. Modern ekonomik koşullar, güvenilir bir ucuz ve çevre dostu elektrik kaynağı gerektirir ve bunu sağlayabilecek olan barışçıl atomdur. Dünya enerjisinin geleceği, büyük, küçük ve mikro nükleer santrallerin, her müşteri için en uygun olacak diğer üretim kaynaklarıyla birleşimidir.