211service.com
Bezpieczniejsza energia jądrowa za połowę ceny
Moc transatomowa , spółka spin-off MIT, opracowuje reaktor jądrowy, który, jak szacuje, obniży całkowity koszt elektrowni jądrowej o połowę. To zmodernizowany reaktor na stopioną sól, który jest bardzo odporny na topnienie. Reaktory na stopioną sól zademonstrowano w latach 60. w Oak Ridge National Lab, gdzie jeden reaktor testowy działał przez sześć lat, ale technologia ta nie była wykorzystywana komercyjnie.
Nowy projekt reaktora, który do tej pory istnieje tylko na papierze, wytwarza 20 razy więcej energii, jak na swój rozmiar, niż technologia Oak Ridge. Oznacza to, że stosunkowo małe, ale potężne reaktory mogą być budowane taniej w fabrykach i transportowane koleją, zamiast budować na miejscu, jak konwencjonalne. Transatomic zmodyfikował również oryginalną konstrukcję stopionej soli, aby umożliwić jej wykorzystanie na odpadach jądrowych.
Wysokie koszty, wraz z obawami o bezpieczeństwo i usuwanie odpadów, w dużej mierze opóźniły budowę nowych elektrowni jądrowych w Stanach Zjednoczonych i innych krajach (chociaż budowa jest kontynuowana w niektórych krajach, w tym w Chinach). Japonia i Niemcy nawet zamknęły istniejące elektrownie po wypadku w Fukushimie dwa lata temu (patrz: Problemy gospodarcze w Japonii pobudzają powrót do energii jądrowej i dopalają małe atomy). Kilka firm próbuje rozwiązać problem kosztów, opracowując małe reaktory modułowe, które można budować w fabrykach. Ale zazwyczaj są one ograniczone do wytwarzania 200 megawatów energii, podczas gdy konwencjonalne reaktory wytwarzają ponad 1000 megawatów.
Transatomic twierdzi, że może podzielić różnicę, budując 500-megawatową elektrownię, która osiąga pewne oszczędności związane z projektami mniejszych reaktorów. Szacuje, że może zbudować elektrownię opartą na takim reaktorze za 1,7 miliarda dolarów, czyli mniej więcej o połowę mniej niż koszt megawata obecnych elektrowni. Firma zebrała 1 milion dolarów na finansowanie nasion, w tym część od Raya Rothrocka, partnera w firmie VC Venrock. Chociaż jego współzałożyciele, Mark Massie i Leslie Dewan, nadal są doktorantami w MIT, projekt przyciągnął kilku czołowych doradców, w tym Regisa Matzie, byłego dyrektora ds. technologii w głównym dostawcy elektrowni jądrowych Westinghouse Electric, oraz Ryszard Lester , kierownik wydziału inżynierii jądrowej w MIT.
Oczekuje się, że nowy reaktor pozwoli zaoszczędzić pieniądze nie tylko dlatego, że można go zbudować w fabryce, a nie na miejscu, ale także dlatego, że dodaje funkcje bezpieczeństwa — które mogą zmniejszyć ilość stali i betonu potrzebną do ochrony przed wypadkami — oraz dlatego, że pracuje z prędkością ciśnienie atmosferyczne, a nie wysokie ciśnienia wymagane w konwencjonalnych reaktorach.
Konwencjonalna elektrownia jądrowa jest chłodzona wodą, która wrze w temperaturze znacznie poniżej 2000 °C w rdzeniu pelletu paliwowego. Nawet po wyłączeniu reaktora musi on być stale chłodzony przez pompowanie wody. Niemożność tego jest przyczyną problemów w Fukushimie: wybuchów wodoru, emisji promieniowania i wreszcie stopienia.
Stosowanie stopionej soli jako chłodziwa rozwiązuje niektóre z tych problemów. Sól zmieszana z paliwem ma temperaturę wrzenia znacznie wyższą niż temperatura paliwa. Reaktor ma wbudowany termostat — jeśli zaczyna się nagrzewać, sól rozszerza się, rozprowadzając paliwo i spowalniając reakcje. Daje to miksturze szansę ostygnięcia. W przypadku przerwy w dostawie prądu korek na dnie reaktora topi się, a paliwo i sól spływają do zbiornika magazynowego, gdzie paliwo rozlewa się na tyle, aby reakcje zostały zatrzymane. Sól następnie ochładza się i zestala, zamykając materiały radioaktywne. Jest bezpieczny, jak mówi Dewan, dyrektor ds. nauki w firmie. Jeśli stracisz prąd, nawet jeśli na miejscu nie ma operatorów, którzy mogliby pociągnąć za dźwignie, zatrzyma się on wybiegiem.
Nowy projekt stanowi udoskonalenie oryginalnego reaktora na stopioną sól, zmieniając geometrię wewnętrzną i wykorzystując różne materiały. Transatomic zachowuje wiele szczegółów konstrukcyjnych dla siebie, ale jedna zmiana polega na wyeliminowaniu grafitu, który stanowił 90 procent objętości reaktora Oak Ridge. Firma zmodyfikowała również warunki w reaktorze, aby wytwarzać szybsze neutrony, co umożliwia spalenie większości materiału, który zwykle jest wyrzucany jako odpad. Konwencjonalny reaktor wytwarza około 20 ton metrycznych odpadów wysokoaktywnych rocznie, a materiał ten musi być przechowywany przez 100 000 lat. 500-megawatowy reaktor Transatomowy będzie wytwarzał tylko cztery kilogramy takich odpadów rocznie, wraz z 250 kilogramami odpadów, które trzeba składować przez kilkaset lat.
Wprowadzenie nowego reaktora na rynek będzie wyzwaniem. Chociaż zademonstrowano podstawową ideę reaktora na stopioną sól, proces certyfikacji Komisji Dozoru Jądrowego dotyczy reaktorów lekkowodnych. Firma będzie potrzebować NRC do ustanowienia nowych przepisów, zwłaszcza, że komisja musi zatwierdzić pomysł wykorzystania mniejszej ilości stali i betonu, jeśli zabezpieczenia projektu mają prowadzić do rzeczywistych oszczędności.
Rzecznik NRC Scott Burnell mówi, że komisja jest świadoma koncepcji Transatomic, ale projekty nie zostały jeszcze przesłane do przeglądu. Mówi, że przez kilka następnych lat NRC będzie koncentrować się na certyfikacji bardziej konwencjonalnych projektów małych reaktorów modułowych. Mówi, że proces certyfikacji dla Transatomic potrwa co najmniej pięć lat od momentu, gdy firma przedstawi szczegółowy projekt, z dodatkowym przeglądem potrzebnym specjalnie w kwestiach związanych z gospodarką paliwami i odpadami.
Sam szczegółowy projekt techniczny może potrwać wiele lat. Kolejnym krokiem firmy jest zebranie 5 milionów dolarów na przeprowadzenie pięciu eksperymentów, które pomogą zweryfikować podstawowy projekt. Russ Wilcox, dyrektor generalny Transatomic i były dyrektor generalny E Ink, szacuje, że zbudowanie prototypowego reaktora zajmie osiem lat – kosztem 200 milionów dolarów. Mówi, że to mniej czasu niż zajęło inwestorom uzyskanie zwrotu z E Ink, który został nabyty za 450 milionów dolarów 13 lat po pierwszych inwestycjach w firmę.
Chociaż uzyskanie zwrotu przez inwestorów może zająć znacznie ponad dekadę, finansowanie venture nie jest wykluczone, mówi Ray Rothrock. Ale mówi, że firma stanie przed wieloma wyzwaniami. Technologia nie przeszkadza mi w najmniejszym stopniu, mówi. Mam zaufanie do ludzi. Chciałbym, żeby ktoś to zbudował, bo myślę, że to zadziała. To wszystkie inne czynniki sprawiają, że jest to zniechęcające.
Największym wyzwaniem dla firmy mogą być Chiny, które inwestują 350 milionów dolarów w ciągu pięciu lat w opracowanie własnych reaktorów na stopioną sól. Planuje budowę dwumegawatowego reaktora testowego do 2020 roku.