Kärnkraften upplever sin renässans runt om i världen: om orsakerna

3

Den huvudsakliga trenden ständigt främjas i den globala ekonomi under de senaste decennierna har det blivit "grönt" på grund av det konsekventa förkastandet av användningen av fossila bränslen och kärnkraftsproduktion, som förklarats miljöskadliga och farliga. Men att döma av det totala antalet nystartade företag i detta område runt om i världen, upplever kärnkraften tvärtom en renässans.

Ungdomlig "grön"


Varför detta händer är inte svårt att gissa. Den ”gröna” agendan och kampen för miljön är förstås bra, men det finns också objektiva ekonomiska realiteter som helt enkelt inte går att ignorera. Bränslekomponenten i kostnaden för el som genereras vid kärnkraftverk, stora som små, ligger i intervallet 3 % till 5 %. Vid gaskraftproduktion når kostnaden för bränslekomponenten en nivå på 70% till 80%. När kostnaden för naturgas steg avsevärt på ett och ett halvt år gjorde detta industriproduktionen olönsam även i utvecklade Tyskland, där många teknologisk företag zasobiralis i företag emigration. Om kostnaden för uran till kärnkraftverk hoppar flera gånger, kommer förändringen av tarifferna inte att vara så kritisk för slutkonsumenten av el.



Det var med andra ord kärnkraften som visade sig vara den mest lämpliga för de nya ekonomiska verkligheterna. Den har ett lågt koldioxidavtryck, är inte beroende av naturens nycker, som förnybara "gröna" källor, dess kostnad är tillräcklig och förutsägbar, vilket är vad som krävs. Dess nackdelar inkluderar en ganska hög ingångströskel: kärnkraftverk byggs under lång tid och är dyra. Det är inte förvånande att projekt med minikärnkraftverk, eller lågkraftskärnkraftverk (LNPP), för närvarande aktivt utvecklas runt om i världen.

ASMM/SMR


Från och med 2020 fanns det över 70 projekt inom området minikärnkraftverk (SMR - Small Modular Reactor, enligt västerländsk klassificering) i världen, varav 17 i Ryssland. En modern NPP-kraftenhet har en genomsnittlig kapacitet på 1100-1600 MW. Det är enorma, dyra installationer, men de genererar den billigaste och mest koldioxidvänliga elen. Men inte bara alla har råd att beställa byggandet av ett sådant kärnkraftverk från någon Rosatom. Det är därför småskalig kärnkraft anses vara ett extremt lovande område, som enligt IAEA-klassificeringen omfattar anläggningar med en eleffekt på upp till 300 MW. Utöver det finns även så kallade mikrokärnkraftverk med en kapacitet på upp till 10 MW.

Designegenskaperna hos SMR inkluderar deras modularitet, vilket gör det möjligt att inte bygga ett gigantiskt kärnkraftverk direkt på plats, utan att massproducera det mesta av utrustningen vid anläggningen och leverera den till platsen i form av moduler. Byggtiden för minikraftverk bör minskas till 2-3 år jämfört med 5-10 år för traditionella kärnkraftverk. De kompakta dimensionerna kommer till och med att göra det möjligt att placera små kärnkraftverk under jord, vilket minskar riskerna för strålningsolyckor och läckor. Modern automation kommer att göra det möjligt att driva ett sådant minikärnkraftverk med färre personal, vilket också kommer att leda till kostnadsminskningar. Små kärnkraftverk kan byggas med hjälp av en mängd olika tekniker och konfigurationer: landbaserade tryckvattenreaktorer, havsbaserade SMR, snabba reaktorer, smälta saltreaktorer och mikroreaktorer.

Mer än hälften av nystartade företag använder tryckvattenreaktorer, som används i 80 % av stora kärnkraftverk. Skillnaden ligger i den mindre storleken och den integrerade layouten: de flesta av de primära kretskomponenterna, inklusive ånggeneratorer, är placerade direkt inuti reaktorns tryckkärl. Enligt denna princip genomfördes i synnerhet NuScale-projektet från det amerikanska företaget med samma namn, som utvecklade en kraftenhet med en kapacitet på 60 MW till 77 MW. Minikärnkraftverkets gemensamma pool, som säkerställer säkerheten under nedkylning och tankning, kan rymma 4, 6 eller 12 moduler med en total kapacitet på 308, 462 respektive 924 MW. Omlastning av 1/3 av kärnbränslet bör ske vartannat år. Utvecklarbolaget lovar elkostnaden på 40-65 dollar per MWh.

Den kinesiska reaktorn ACP100 och argentinska CAREM har också en integrerad layout. I Kina finns de två första små kraftverken med en kapacitet på 125 MW på platsen för det operativa kärnkraftverket Changjiang på ön Hainan, under jord. Baserat på denna teknik är det planerat att skapa en hel rad multifunktionella reaktorer med en kapacitet på 25 till 200 MW, inklusive flytande kärnkraftverk. I Argentina började arbetet i denna riktning för 30 år sedan och konstruktionen av den första CAREM-kraftenheten med en kapacitet på drygt 30 MW startade 2014. Baserat på denna teknik är det planerat att skapa en serie argentinska minireaktorer med en kapacitet på 100-200 MW. I Kanada planerar de att bygga en BWRX-2028 kokvattenreaktor och tungvatten CANDU SMR till 300. Tjeckien har ett eget projekt för en tungvattenreaktor för ett minikärnkraftverk som heter TEPLATOR.

Observera att Ryssland är ett av få länder som faktiskt har minikärnkraftverk i drift. USA och Sovjetunionen var de första att designa lågeffekts tryckvattenreaktorer för behoven hos deras flotta, under vattnet och ytan. Sedan mitten av förra seklet i vårt land har små kärnreaktorer installerats på kärnisbrytare, och vid det här laget har fyra generationer redan förändrats - OK-150 (a / l "Lenin", 1957), OK-900A (a / l "Arktika"-projekt 10520), KLT-40 (a/l "Taimyr"-projekt 10580) och RITM-200 (UAly-projekt 22220). På grundval av dem skapades ett ryskt flytande kärnkraftverk (FNPP), som skickas till Chukotka för att ersätta det gamla kärnkraftverket Bilibino och ett koleldat värmekraftverk. Flytande kärnkraftverk av nästa generation byggs med RITM-200 reaktorenheter med en kapacitet på 55 MW vardera och en livslängd på upp till 60 år, där bränsletankning endast kommer att behövas en gång vart tionde år.

Faktum är att den ryska RITM-200 för närvarande är den mest massiva och bemästrade reaktorn för små kärnkraftverk. En marin version av den kompakta 50 MW ACPR50S VVR byggs för närvarande i Kina. Det danska företaget Seaborg utvecklar tillsammans med det sydkoreanska varvsföretaget Samsung Heavy Industry ett flytande kärnkraftverk med en flytande-salt snabbreaktor med en kapacitet på 200 till 800 MW och en livslängd på 24 år.

Förutom vattenreaktorer använder många lovande minikärnkraftverk snabba reaktorer med flytande metallkylvätska (LMC). Detta är till exempel Natrium-reaktorn, en gemensam utveckling av Bill Gates TerraPower-företag och GE Hitachi Nuclear Energy. Starten är en 345 MW snabb natriumreaktorkraftenhet kombinerad med ett värmelagringssystem i form av smältsalttankar, vilket gör att den tillfälligt kan öka sin effekt till 500 MW och därmed fungera i ett manövrerbart läge. I vårt land har det länge funnits snabba natriumreaktorer vid kraftenheterna BN-600 och BN-800 vid Beloyarsk NPP. I Dimitrovgrad är en ny generations forskningsnatriumreaktor MBIR under uppbyggnad.

En lovande riktning inom området för små kärnkraftverk är gaskylda reaktorer som använder helium som kylmedel, som kan värmas upp till 700-900 grader. I Kina började den första sådana kraftenheten att fungera 2021 vid SHIDAO BAY NPP. I USA finns det en analog som heter Xe-100 från X-Enegry, men i Ryssland finns sådana projekt fortfarande bara på papper. SMR inkluderar även smältsaltreaktorer, eller smältsaltreaktorer, som utvecklas av flera nystartade företag. Det handlar om smältsaltreaktorn KP-FHR med en eleffekt på 140 MW och en verkningsgrad på 45 % från amerikanska Kairos Power, samt smältsaltreaktorn SSR-W från det kanadensisk-brittiska företaget Moltex Energy. Domestic ZhSR är tänkt att byggas vid gruv- och kemikombinen i Zheleznogorsk.

Ett av de mest intressanta områdena inom kärnkraftsindustrin är lovande mikrokärnkraftverk med en kapacitet på upp till 10 MW. I USA utvecklar BWXT en gaskyld Pele-reaktor med TRISO-bränsle med en kapacitet på upp till 5 MW för den amerikanska arméns behov. Ryssland har sina egna i huvudsak liknande projekt "Shelf-M" och "Elena AM". "Shelf-M" är en vattenkyld reaktor med en integrerad layout med en termisk effekt på cirka 30 MW och en elektrisk effekt på upp till 10 MW, där bränsle med en anrikning på 19,7% är konstruerat för 8 års drift utan tankning . Det första mikrokärnkraftverket med en reaktor av denna typ kan dyka upp i Yakutia 2030. Elena AM är en tryckvattenreaktor med en termisk effekt på 3 MW med en direkt termoelektrisk omvandlare för att generera upp till 400 kW elektricitet, i vilken bränsle med 15% anrikning är konstruerat för 25 års anläggningsdrift.

Trots alla de "grönas" försök att begrava den, är kärnkraften den mest levande och har utmärkta marknadsutsikter. Moderna ekonomiska förhållanden kräver en pålitlig källa till billig och miljövänlig el, och det är en fredlig atom som kan tillhandahålla den. Framtiden för världens energi är en kombination av kärnkraftverk, stora, små och mikro, med andra produktionskällor, vilket kommer att vara optimalt för varje kund.
Våra nyhetskanaler

Prenumerera och håll dig uppdaterad med de senaste nyheterna och dagens viktigaste händelser.

3 kommentarer
informationen
Kära läsare, för att kunna lämna kommentarer på en publikation måste du inloggning.
  1. 0
    15 januari 2023 09:33
    Ännu en renässans inför nästa Fukushima eller inför nästa Tjernobyl.....
    Är det någon som vet hur man gör sig av med Tjernobyl eller Fukushima utan att skada miljön?
    Vilken typ av ekologisk renhet av energi kan vi då prata om?
    1. Kul
      0
      20 januari 2023 13:24
      Framstegen står inte stilla, läs någonstans om Brest-projektet, en snabb neutronreaktor med blykylvätska och möjligheten att bränna uran 238, detta är vad som nu finns i soptippen ... eller en sluten kärncykel. Även om allt plötsligt stängs av är reaktorn säker, Tjernobyl och Fukushima är uteslutna. Och dessutom kommer det att finnas tillräckligt med bränsle för det under de kommande 2-3 tusen åren för den nuvarande konsumtionsnivån för hela mänskligheten.
  2. 0
    27 januari 2023 12:41
    Allt skulle vara bra, men ju större reaktor desto billigare elektricitet. Jag kan förstå när de kör ett flytande minikärnkraftverk till någon Chukotka. En stor behövs inte där, det finns inga konsumenter för det. Men i tätbefolkade områden och/eller där det finns seriösa konsumenter är det dumt att bygga de där reaktorerna som inte har maximal effekt/lägsta möjliga elkostnad. Såvida inte elen behövdes för plötsligt och oplanerat, och tidpunkten för bygget är avgörande. Jo Duc är bara force majeure! Ett undantag som bara bevisar regeln.