Ядерний реактор у будинку: які установки кардинально змінять енергетику за кілька років

Перші комерційні мікрореактори мають надійти в продаж до 2030 року, запевняють американські розробники.

Ядерний реактор, здатний десятки років забезпечувати будинок енергією — мрія будь-якої людини, яка хоч раз оплачувала рахунки за електрику. Проект Enron Egg викликав ажіотаж під час міжнародної виставки CES 2025, і Фокус з'ясував, чи можна дістати таку технологію зараз і чи стане вона доступнішою в найближчому майбутньому.

Мрії про ядерний реактор
Реклама "домашнього мікроядерного реактора" під назвою Enron Egg привертала увагу багатьох, пообіцявши зробити революцію в енергетиці. На сайті проєкту йдеться про те, що невелика за розміром установка, що нагадує яйце, зможе забезпечувати дім електроенергією протягом 10 років, а її вогнетривкий корпус витримує екстремальні температури і захистить від катастрофи навіть у найсуворіших умовах. У YouTube навіть з'явилося відео з презентацією нового продукту

Ось тільки виявилося, що це всього лише жарт. Компанія Enron зі США колись дійсно займалася виробництвом енергії, але 2001 року заявила про банкрутство і незабаром розпалася. Умови та положення на Enron.com чітко свідчать, що інформація на сайті "являє собою перформанс і призначена тільки для розважальних цілей", хоча багато хто не помітив цього уточнення.

Ядерний (атомний) реактор — пристрій, призначений для організації керованої, самопідтримуваної ланцюгової реакції поділу, що супроводжується виділенням енергії. Вони мають складну конструкцію і, як правило, потребують великих станцій для обслуговування. Поки що ядерні реактори, які можна використовувати для отримання енергії вдома або в будь-якій нежитловій будівлі здаються фантастикою. Справді, таких маленьких моделей, як показали творці Enron Egg, не існує, але фізики вже активно працюють над тим, щоб зменшити їхні розміри, і вже досягли значних успіхів.

"Сонце" в банку

Як повідомляє Business Insider, студент-математик з Університету Ватерлоо на ім'я Худхайфа Назурдін побудував невеликий реактор, витративши близько 2000 доларів. Під час увімкнення пристрій, що розміщується на столі, генерує в спеціальному резервуарі гарячу, газоподібну кулю плазми, яка світиться, — з тієї ж речовини складається Сонце. 20-річний хлопець знайшов інструкції на інтернет-форумах, особисто обговорював проєкт з експертами, а ще використовував віртуального помічника Сlaude на базі ШІ.

На жаль, поки що це лише прототип, який не може спричиняти ядерний синтез — процес, коли атомні ядра зливаються або сплавляються разом, виробляючи величезну кількість енергії, приблизно в чотири мільйони разів більшу, ніж спалювання нафти і вугілля. Однак ядерний синтез може відбуватися в плазмі, тому її створення — велике досягнення і важливий етап на шляху до освоєння технології в компактних масштабах.

Щоб змусити цю плазму досягти стану, в якому вона об'єднує атоми, потрібен потужніший пристрій, і Худгайфа Назурдін планує побудувати такий, витративши близько 10 000 доларів на деталі. Ймовірно, це займе багато часу, адже молодому вченому потрібно вчитися і працювати.

Реактор у вантажівці

Корпорація NANO Nuclear пропонує далеко не таку компактну установку, зате більш перспективну — мікроядерний реактор LOKI MMR (раніше Pylon). Система вагою в 10 тонн поміщається в спеціальному контейнері, який можна перевозити сушею, морем і навіть відправляти в космос. Вона має регульовану вихідну потужність від 1,5 МВт до 5 МВт.

Pylon був одним із трьох мікрореакторів, обраних у 2023 році для отримання частки в розмірі 3,9 млн доларів США федерального фінансування на передпроєктне проєктне проєктування та експериментальне проєктування на випробувальному стенді Демонстрації експериментів із мікрореакторами (DOME) в Національній лабораторії Айдахо. Демонстрацію планують провести у 2027 році.

Конструкцію LOKI MMR розроблено насамперед для космічних місій, включно з електроживленням об'єктів для видобутку ресурсів. Система електроживлення сумісна з конфігураціями посадкових модулів. Ймовірно, за належної модифікації реактор зможе живити і будівлі. Подібний проект розробляє і Rolls-Royce, про що Фокус писав раніше.

NANO Nuclear також розробляє KRONOS MMR — це стаціонарна ядерна енергетична система четвертого покоління, здатна виробляти потужність до 45 МВт, кілька таких блоків можуть живити цілі міста. За словами розробників, вона не використовує воду і не потребує електричної мережі або підтримки інфраструктури, тому може бути розміщена де завгодно. Судячи із зображення, навіть у підвалі будівлі, якщо він буде досить глибоким і просторим.

Вона включає кілька мікромодульних реакторів, що використовують паливо TRISO в призматичних графітових блоках, і примикаючу установку з обладнанням, що перетворює тепло на електрику або тепло за потребою.

Головним теплоносієм KRONOS MMR є газоподібний гелій. Він проходить через ядро реактора і нагрівається контрольованим процесом ядерного поділу. Потім гелій переносить тепло з ядра в первинний теплообмінник, меншу посудину під тиском збоку від реактора. За найнижчої потужності палива вистачить на 20 років, після чого картридж можна замінити.

Тепло від реактора зберігається в резервуарах із розплавленою сіллю, схожих на концентровані сонячні електростанції. Коли попит зростає, гаряча розплавлена сіль використовується для створення пари температурою до 660 градусів Цельсія і живлення електричної турбіни. Система зазвичай зберігає до 10 годин теплової потужності електростанції і може бути доповнена водневими пальниками.

24 грудня NANO Nuclear Inc купила ядерну технологію Ultra Safe Nuclear Corporation (USNC) вартістю 85 мільйонів доларів США. USNC працювала над проєктами із запуску реакторів в Університеті Іллінойсу в США, і NANO планує далі співпрацювати з установою. Крім того, технологію збираються продемонструвати в Канаді на базі ядерної лабораторії Chalk River. Цікаво, що вона вже розглядається Канадською комісією з ядерної безпеки в рамках процедури ліцензування, а на черзі США.

eVinci

eVinci розробки Westinghouse Electric Company являє собою мікрореактор з охолодженням за допомогою теплової трубки, розрахований на вироблення 5 МВт електроенергії на ділянці площею 0,8 гектара. Це чимало, і навряд чи підійде для домашнього використання, проте можливо, що з часом обладнання стане набагато компактнішим. Реактор може працювати протягом 8 і більше років без дозаправки. Його планують використовувати для різних потреб: від енергопостачання віддалених населених пунктів до гірничодобувної промисловості та центрів обробки даних.

Тут головне не розмір, а ступінь готовності, адже eVinci може вийти на ринок у найближчі кілька років. Випробування установки можуть відбутися вже 2026 року на першому у світі випробувальному стенді для мікрореакторів DOME. У вересні 2024 року компанія завершила етап попереднього проєктування та експериментів для випробування прототипу в Національній лабораторії Айдахо, США. Це важливий крок до комерційної експлуатації мікрореактора, зазначили в Міністерстві енергетики США.

"Ми націлені на розгортання кількох мікрореакторів eVinci по всьому світу до кінця десятиліття", — заявив Джон Болл, керівник проєкту eVinci Technologies у Westinghouse.