В США закладывается первый ядерный реактор четвертого поколения

Компания Kairos Power заложила в Ок-Ридже первый официально утвержденный реактор поколения IV в США и первый реактор без легкой воды за 50 лет. Он строится вместе с неядерной демонстрационной установкой, которая поможет разработать проект новой реакторной установки.

Несмотря на то, что Соединенные Штаты являются одной из стран-новаторов в области гражданской ядерной энергетики, они сильно отстают даже от тех, кто когда-то не играл, таких как Китай и Индия. Для этого есть ряд причин, как политических, так и экономических, но стремление сократить выбросы углекислого газа при сохранении современного индустриального общества приводит к тому, что ядерные реакторы возвращаются в более передовых формах.

17 июля 2024 года компания Kairos Power начала строительство в Ок-Ридже, штат Теннесси, демонстрационного реактора малой мощности Hernes. Он не будет производить электроэнергию для сети. Вместо этого его функция будет заключаться в разработке реактора Кайроса с галечным слоем, охлаждаемым расплавленной фторидной солью, который по своей сути является безопасной конструкцией, способной отключаться и поддерживать безопасное охлаждение активной зоны реактора в случае аварии.

Кайрос

Кроме того, компания строит в Ок-Ридже второй завод под названием ETU 3.0, который по сути является неядерной версией Hermes. Этот испытательный стенд позволит инженерам изучать действующую технику, не беспокоясь о радиации, и позволит им найти способы сделать строительство и эксплуатацию такой атомной станции более экономичными. Это чрезвычайно важно, поскольку основная стоимость ядерной энергетики — это не реактор, а гражданское строительство, необходимое для его размещения и обслуживания.

По данным компании, строительство в Ок-Ридже составляет лишь половину проекта. Сам реактор имеет модульную конструкцию. Эти модули будут построены и протестированы на заводе в Альбукерке, штат Нью-Мексико, перед отправкой в Теннесси.

Гермес — реактор с галечным слоем, в котором ядерное топливо заключено в сферические гранулы, состоящие из слоев обогащенного урана, углерода и керамики. Эти TRi-структурные изотропные (TRISO) частицы имеют размер мака и действуют как крошечные сосуды под ядерным давлением. Из них формируется большая круглая галька размером с булыжник. Галька помещается внутри активной зоны реактора, которая по конструкции больше похожа на бункер. Свежее топливо поступает вверху, скопившиеся вместе галька запускаются и поддерживают реакцию, а отработавшее топливо собирается на дне сосуда.

Схема реактора ГермесKairos Power

Если аналогичные реакторы охлаждаются газообразным гелием, Hermes охлаждается расплавленными фторидными солями, циркулирующими через реактор. Соли поддерживают активную зону реактора на уровне 1085 °F (585 °C), отводя тепло в теплообменник. Этот вторичный солевой контур соединен с парогенератором, который, в свою очередь, работает на турбине.

Если по какой-либо причине питание реактора выйдет из строя, топливная галька автоматически регулирует ядерную реакцию по законам физики. По мере нагрева реактора для поддержания реакции становится меньше нейтронов, и он затухает. В течение нескольких часов реактор достигает точки стабильности. Тем временем расплавленная соль течет по естественной циркуляции, охлаждая ядро. Даже если температура реактора резко подскочит, топливная галька будет чрезвычайно прочной и не будет ухудшаться ни в одном прогнозируемом сценарии.

Все это происходит при обычном давлении на уровне моря, поэтому никакой специальной защитной конструкции или сосуда под давлением не требуется. Реактор также изготовлен из нержавеющей стали 316, обладающей высокой устойчивостью к солевой коррозии.

Схема компоновки реактора ГермесKairos Power

Ожидается, что строительство Hermes будет завершено к 2027 году с помощью гранта Министерства энергетики в размере 303 миллионов долларов США. Хотя Билл Гейтс работает над своим собственным проектом реактора в Вайоминге, он все еще ждет одобрения правительства, прежде чем сможет построить саму атомную электростанцию – одобрения, которое уже есть у Кайроса.

«Гермес — это ключевой шаг на пути к внедрению передовых реакторных технологий, которые потенциально могут изменить наш энергетический ландшафт», — сказал Майк Лауфер, генеральный директор и соучредитель Kairos Power. «Уроки, которые мы извлекаем из строительства и эксплуатации этого реактора, будут неоценимы, чтобы обеспечить возможность продолжения инноваций в нашей программе испытаний и ускорить прогресс Kairos Power в обеспечении истинной уверенности в затратах для наших клиентов»

Источник: Kairos Power