Модульні ядерні реактори перевершать сонячні панелі: коли і чому це станеться

Ядерні електростанції дають величезну кількість чистої енергії, а малі модульні реактори (ММР) здатні забезпечити нею окремі підприємства і навіть будинки.

Розробки таких установок уже ведуться в США, Китаї, Південній Кореї та Європі. Дослідники з Центру інновацій у сфері чистої енергії назвали умови, коли вони стануть такими ж доступними, як поновлювані джерела енергії, наприклад, вітрогенератори і сонячні панелі.

ММР генерують енергію так само, як і інші реактори, — використовуючи ядерну реакцію для нагріву рідини, яка потім перетворюється на пару, що, своєю чергою, приводить у дію турбіну, яка виробляє електрику. Сьогодні такі реактори розробляються з використанням різних технологій, що використовують різні види палива, охолоджувальні рідини та системи безпеки.

Усі ММР відрізняються від стандартних великих реакторів за трьома характеристиками: генерують менше енергії (зазвичай 20-300 МВт порівняно з 1000 МВт або більше), модулі можна об'єднувати разом, їх можна частково або повністю виробляти на заводах. Менші розміри та модульність роблять їх гнучким варіантом для різних застосувань.

Щоб модульні реактори набули широкого поширення, вони повинні мати ціну і продуктивність, порівнянну з традиційними джерелами енергії, особливо викопним паливом. І для цього їм необхідно масштабуватися. З такою ж проблемою досі стикаються сонячна та вітрова енергетика.

На відміну від великих реакторів, спочатку високі витрати на ММР можуть знизитися, оскільки їх зможуть частково або повністю збирати на заводі замість того, щоб будувати на місці роботи. Заводське виробництво дасть змогу економити гроші завдяки великим масштабам, а також може прискорити складання, що теж дуже важливо.

Вчені вже провели початкові дослідження, зробили робочі прототипи кількох систем, провели випробування, але більшість тільки готуються до першого розгортання. Наразі є тільки два комерційних ММР: один у Росії та один у Китаї, три проєкти були схвалені для будівництва у США.

Компанія Deloitte нарахувала понад 150 ММР, що розробляються по всьому світу, але в більшості випадків вони існують лише на папері. Поки що не можна передбачити, чи вдасться розв'язати проблему масштабування ММР, від якої страждають великі реактори, відповідь на це питання займе щонайменше десять років.

"Але ми можемо сказати, що на відміну від великих реакторів, існує велика ймовірність того, що ММР справді масштабуватимуться, витрати знизяться і буде досягнуто паритету ціни та продуктивності", — пишуть аналітики.

ММР можуть значно розширити ринок електростанцій оскільки можуть мати потужність від 1 МВт до 300 МВт і більше, що дасть змогу задовольнити різні потреби. Деякі конструкції добре підходять для виробництва теплової енергії, а інші можуть добре поєднуватися з опрісненням води. Кілька ядерних модулів можна об'єднати, щоб отримати потрібну кількість енергії.

Деякі конструкції, наприклад, ті, що використовують розплавлену сіль і торій, обіцяють дешевше паливо, менші вимоги до простоїв під час заправлення і мають поліпшені пасивні функції безпеки, що знижує витрати. На відміну від вітру і сонця, вони генерують енергію 24/7. Це, в поєднанні з чистотою, привернуло значну увагу великих технологічних компаній (Google, Meta, Amazon), які шукають електроенергію для своїх швидкозростаючих центрів обробки даних.

Перші комерційні ММР будуть дорогими. Згідно з прогнозами, вартість мегават-години буде вищою, ніж у наявних великих реакторів, сонячних, вітрових і газових електростанцій. Проте деякі розробники вже близькі до комерційного запуску, і ці технології залучають багато інвестицій.

ММР належить до дорогих нових технологій, яким знадобиться багато років для масштабування, тому вони стикаються з чотирма ризиками. Перший — технологічний, не можна точно сказати, чи будуть реактори працювати так, як очікується, витрачати адекватну кількість палива, виходити з ладу.

Існують також ринкові ризики, наприклад, занадто велика конкуренція, маленький попит, проблеми з поставками або патентами. Компанії можуть виявити, що виробництво, розміщення і запуск ММР набагато дорожче і довше, ніж очікувалося.

Є ще нормативні та політичні ризики. Як і будь-яке потужне джерело енергії, ММР мають пройти через кілька рівнів державного регулювання. Доведеться розробити нові стандарти, затвердити норми безпеки, отримати дозволи тощо. Ставлення уряду до ядерної енергетики може бути різним.