28 августа американская компания NuScale Power получила одобрение Комиссии по ядерному регулированию США на конструкцию первого малого модульного реактора. Текущая модель рассчитана на 50 мегаватт энергии, а уже в 2022 году будет рассмотрена заявка на реактор мощностью в 60 мегаватт.
Стартап NuScale Power призывает отказаться от больших реакторов, основы современных АЭС. Вместо этого разработчики предлагают небольшие модульные реакторы, которые можно производить на заводе, а потом транспортировать на место строительство электростанции. Стандартная АЭС такого типа будет состоять из 12 малых реакторов. По словам разработчиков, малые реакторы гораздо безопаснее обычных. Кроме того, они могут использоваться в небольших городах, на промышленных объектах и подводных лодках.
Любая современная АЭС — это не только реакторы, энергоблок, но и соответствующая инфраструктура: цеха и производства, обслуживающие станцию. Общее количество персонала АЭС достигает 1000 человек. Если же на территории станции есть еще и комплекс по переработке РАО, хранилище отработанного топлива и т.п., то штат может быть и больше.
Недостатки крупных объектов по типу АЭС — дороговизна строительства и обслуживания, невозможность оперативно что-то изменить в конструкции, сложность эксплуатации и техподдержки. Мини-реакторы могут многое изменить в лучшую сторону.
Реактор NuScale Power представляет собой стальной цилиндр высотой 23 метра и шириной 5 метров. Внутри находятся урановые топливные стержни, которые с помощью цепной ядерной реакции нагревают воду во внутреннем контуре. Через теплообменник нагретая вода передает температуру во внешний паровой контур. Пар приводит в движение турбину, генерирующую электроэнергию. В процессе работы пар охлаждается и капли воды вновь попадают обратно во внутренний контур.
В конструкции малого реактора предусмотрена система пассивного охлаждения. Горячая вода поднимается через теплообменные змеевики, охлаждается и опускается обратно к топливным стержням. Такой подход избавил конструкцию реактора от насосов и дополнительных движущихся элементов, которые могли бы выйти из строя.
В случае нештатной ситуации реактор сам заглушит ядерную реакцию при помощи управляющих стержней. Прекращается обмен нейтронами и останавливается цепная ядерная реакция. Если внезапно прекратится подача электричества, то управляющие стержни под действием гравитации срабатывают автоматически.
Для повышения безопасности малые модульные реакторы установят в специальные охлаждающие бассейны, которые планируется размещать ниже уровня земли в зданиях АЭС. В случае нештатной ситуации бассейны охладят реакторы и отведут излишки тепла. Так как размер ректоров небольшой, потребуется отводить меньшее количество тепла, чем в большом реакторе. Разработчики считают, что их продукция будет генерировать не более 1/8 от количества тепла стандартных ректоров.
В компании рассказали: заявка на конструкцию малого модульного реактора была подана в Комиссию по ядерному регулированию США еще 31 декабря 2016 года, что соответствует действительности. К фактическому рассмотрению документа приступили в марте 2017 года. В регулирующий орган пришлось отправить более 2 миллионов страниц документации. Следующий шаг после получения одобрения регулятора — запрос комбинированной лицензии на строительство и эксплуатацию АЭС.
И здесь может возникнуть проблема. Дело в том, что группа экспертов в консультативном совете по реакторной безопасности при Комиссии по ядерному регулированию США обнаружила потенциальную проблему в реакторах NuScale Power. Для охлаждения в воду добавляют бор, который поглощает нейтроны. Однако при переходе в парообразное состояние концентрация вещества существенно снижается. Когда бедный бором конденсат поступит в активную зону, то он может спровоцировать ускорение ядерной реакции. Кроме того, эксперты посчитали слабым звеном парогенератор, находящийся внутри корпуса реактора. По словам ученых, механизм может подвергаться опасным вибрациям, способным разрушить конструкцию парогенератора.
Тем не менее, эти вопросы решаемы, а у NuScale Power уже есть первый коммерческий заказчик. Компания Utah Associated Municipal Power System готова построить АЭС с реакторами от NuScale Power в национальной лаборатории Айдахо. Проект с бюджетом в $6,1 миллиарда насчитывает 12 малых модульных реакторов и должен завершиться в 2030 году. Под строительство подготовили площадку в 13 га.
