Анализ на Capital.fr, в превод на Георги Саулов….
Ядрената енергия дава своя принос в борбата срещу климатичното затопляне. Поради това тя възвръща доброто си име навсякъде по света. Новите технологии би трябвало да позволят да се ограничи производството на радиоактивни отпадъци.
След като направи масирана кампания за ваксинирането, Бил Гейтс започва битка срещу климатичното затопляне. В последното си произведение „Климатът: как да избегнем катастрофата“ той се изявява като страстен защитник на ядрената енергетика. „Това е единственият източник без въглерод, който може да осигури снабдяване с енергия по надежден начин“, твърди създателят на Майкрософт. И той смята, че ще може да го докаже. Неговата компания за ядрена енергия TerraPower ще изгради демострационна централа на терена на бивша ТЕЦ на въглища в щата Уайоминг. В нея ще бъде пуснат в действие малкият реактор Natrium с мощност 350 MW.
Той се охлажда с натрий, елемент, който понася много по-високи температури, отколкото водата, която обичайно се използва. Това позволява да се опрости конструкцията и да се намали стойността на един реактор до 1 млрд. евро, според TerraPower. Нещо повече, горивният цикъл ще бъде много по-ефикасен и ще съкрати с две трети (на един мегават) количеството произведени радиоактивни отпадъци в сравнение с големите реактори. Предвижда се пускането му в експлоатация да стане през 2027 година.
Ядрената енергетика все още има множество критици и разделя европейските страни. Но се наблюдава постепенно завръщане на доверието в нея и то не само при Бил Гейтс. Емануел Макрон иска да започне изграждането на 6 мегареактора от типа ERP. Брюксел смята, че ядрената енергетика е екологична и е готов да ѝ отпусне изгодно финансиране. В момента в Китай 18 АЕЦ са в процес на изграждане. Според Международната агенция за атомна енерегия (МААЕ) до 2050 г. инсталираните мощности могат да се удвоят и да достигнат 792 GW, което представлява 12% от световния енергиен микс (срещу 10,2% днес). Тиери Бретон, европейски комисар по вътрешния пазар, смята от своя страна, че до 2050 г. ЕС трябва да инвестира 500 млрд. евро в новото поколение ядрени централи.
Според привържениците ѝ, ядрената енергетика ще бъде незаобиколим фактор за ограничиването на глобалното затопляне до 1,50. Емисиите ѝ на СО2 са почти нулеви и тя има предимството да бъде „управляема“ за разлика от слънчевата или вятърната. „Енергийният преход няма да стане без атома. Обновяемите източници няма да бъдат достатъчни“, твърди Валери Фодон, председател на Френското дружество за ядрена енергия (SFEN), което обединява основните действащи лица в отрасъла.
Развитието на ядрената енергетика е свързано с въвеждането на радикални нововъденеия, които трябва да разрешат двата основни проблема пред нея: нарастващите разходи и управлението на радиоактивните отпадъци. Инцидентът във Фукушима през март 2011 г. принуди властите да засилят мерките за сигурност, което доведе до удължаване срока на строителството на централите. Сега са необходими 10 години, а за реакторите трето поколение ERP и повече, което е двойно отколкото през 90-те години. Конкурентноспособността на ядрената енергетика се подкопава от високите разходи за производството ѝ. През 2020 г. средната цена на електроенергията от АЕЦ е 69$ за MW/h, което е повече от соларните и ветрогенераторните паркове – съответно 50$ и 56$ MW/h, според Международната агенция по енергетика (МАЕ). Остава нерешен и проблемът с неутрализирането на отработените отпадъци, като една малка част от тях остават радиоактивни в продължение на стотици хиляди години.
Като изключим един американски център, предназначен за армията, няма пуснато в експлоатация нито едно друго депо за съхранение на високо радиоактивни отпадъци. Във Финландия през 2025 г. трябва да бъде открито едно такова, в проектна фаза са две – в Швеция и във Франция. Докато чакаме, сегашните възможности за депониране на отпадъците не са неограничени, като например в заводите Орано в Хага, където нивото на пренасителност ще бъде достигнато през 2030 година.
За ограничаване на разходите и рисковете много страни се надяват да могат да въведат в експлоатация до края на десетилетието SMR (малки модулни реактори). Това представлява малък вариант на сегашните централи, които ще имат мощност между 30 и 300 MW. Според много експерти тези централи ще могат да произвеждат 10% от атомната енергия през 2040 г., като ще заемат мястото на централите на въглище и ще могат да захранват заводи за опресняване (обезсоляване) на водата и за производство на водород. Това е в някаква степен гъвкава ядрена енергетика. SMR няма да решат проблема с отпадъците, но ще бъдат по-безопасни. Изграждането им ще отнеме по-малко от три години. „Те ще се състоят от стандартни модули, произведени в заводи и ще бъдат сглобяване като Лего“, твърдят от държавната френска енергийна компания Електрисите дьо Франс, която разработва съвместно с Naval Group проекта Nuward за малки модулни реактори. Той включва два реактора по 170 MW, които трябва да бъдат готови през 2032 година и са педназначени за износ.
Френският проект се сблъсква със сериозна конкуренция. Според МААЕ в процес на реализация са 72 проекта. Към момента само една централа функционира – руската плаваща миницентрала Академик Ломоносов с мощност 70 MW. В САЩ малките реактори се ползват с подкрепата както на Държавния департамент по енергетика (който вече е осигурил финансиране в размер на 2,5 млрд долара) така и на редица частни фирми като TerraPower, X-Energy и NuScale. Те предвиждат първите реактори да бъдат пуснати през 2030 година. Същата цел си поставя и Ролс-Ройс, който оглавява консорциум от частни фирми и се ползва с подкрепата на британското правителство (2 млрд. евро). Той иска да изгради 16 SMR във Великобритания до 2050 година.
Изграждането на малките реактори едва е зопочнало и вече се появява нов проект – този на реакторите IV-то поколение. Идеята е с давност поне 20 години и се подкрепя от най-развитите страни в използването на ядрената енергия за мирни цели (12 страни, между които САЩ, Китай, Русия, Франция). Те са готови да обединят част от своя научноизследователски и технологичен потенциал за довеждане на идеята до успешен край. Целта е създаването на ядрени системи, които да използват обикновен или обеднен уран, а не, както досега, обогатен уран. Това ще позволи производството на 50 до 100 пъти повече електроенергия със същото количество суровина. Реакторите от IV-о поколение ще доведат до драстично съкращаване на отпадъците. Те ще могат да регенерират отработеното гориво на сегашните централи, между които и плутоният (който вече се рециклира частично във френските реактори) и да изгарят минорните актиниди. Това ще намали радиотоксичността на на тези крайни отпадъци с дългосрочна трайност като ще я сведе до „само“ 300 години.
Първата технология, която вече е изпробвана, е на т.нар. реактори с бързи неутрони, които, за разлика от настоящите, функционират без забавител (това е веществото, което намалява скоростта на неутроните с цел оптимизирането на верижната ядрена реакция; най-често използваното е обикновената вода). Китай също разполага с прототип с мощност 20 MW, който е построен през 2011 г. и е в процес на изграждане на втори. От своя страна Русия през 2016 г. свърза в енергийната си система първия си реактор с бързи неутрони. Американците разполагат с два експериментални реактора с малка мощност, а Индия приключва с изграждането на първия си такъв.
А Франция? Дълго време се смяташе, че тя е начело на тази надпревара с Astrid (Advanced Sodium Technological Reactor for Industrial Demonstration), проект за реактор с бързи неутрони с натриево охлаждане и с мощност 600 MW. Произведената от него електроенергия щеше да бъде по-голяма от таза на вече съществуващите на място два реактора и щеше да даде решение за преработването на използваното гориво и получаване на затворен цикъл. Но техническите трудности и високите разходи (5 млрд. евро, от които в края на 2017 г. вече бяха инвестирани 738 млн.) принудиха правителството да спре проекта през лятото на 2019 година.
Още една технология от IV-то поколение изглежда многообещаваща: реактори с разтопена сол. Това са реактори, които също използват обеднен уран и плутоний, но не в твърдо състояние, а разтворени в сол. Течното гориво циркулира пряко в реактора при нормално налягане (а не под високо налягане, както парата в класическия реактор). Тъй като няма риск от експлозия, охладителните системи ще бъдат с по-проста конструкция и мерките за сигурност по-евтини.
Остава да се овладеят химическите реакции в една такава система. Вече се разработват няколко проекта в Канада, САЩ и Япония. Китай и Индия също проявяват голям интерес, защото тези реактори позволяват използването на друго много евтино гориво, с което те разполагат в изобилие – тория. Слабо радиоактивен, той може лесно да бъде преработен в делящ се елемент с високи производствени възможности и минимално количество отпадъци. Naarea, считана за една от водещите френски компании в отрасъла, разработва миниреактор с разтопена сол с мощност 40 MW, който ще използва смес от торий и от вече отработено ядрено гориво. Това представлява безотпадна технология. Независимо дали става дума за реактори IV-о поколение с бързи неутрони или с разтопена сол, те не биха могли да влязат в експлоатация преди 2040 г.
И остава последната граница – термоядреният синтез, който занимава учените повече от 70 години. Става дума да се въпроизведе в един гигантски реактор това, което става в ядрото на слънцето. Подлагането на водородните атоми на ултрависока температура предизвиква техния синтез, което води до отделянето на огромно количество енергия. На хартия предимствата на тази технология са многобройни. Тя оставя малко количество радиоактини отпадъци, смес от деутерий и тритий, чийто период на полуразпад е 12 години.
Но остава да се реши един проблем: да се повиши температурата до милиони градуси, за да се осъществи синтезът, след това да се затвори плазмата в мястото, в което процесът се развива, като се създаде задържащо магнитно поле (съществува и друга технология, която използва лазера и инерционото задържане, но изследванията за нея са в по-малко напреднъл стадий). След като един път ядреният синтез е създал по-голяма енергия от тази, която е необходима за отключването на процеса, реакцията може да се самоподдържа, което означава, колкото и невероятно да звучи, неизчерпаема енергия.
Всичко това е много сложно, но учените вървят напред. Корейско демострационно устройствво успя в началото на 2021 г. да задържи плазма при температура 100 млн. градуса в продължение на 30 секунди. През миналото лято китайският му еквивалент достигна 120 млн. градуса в продължение на 101 секунди. Франция също играе ключова роля в тази надпревара. В Екс-ан-Прованс, със сътрудничеството на 25 страни, беше изграден най-големият граждански термоядрен реактор, който ще бъде съоръжен с най-големия досега създаван магнит. Тази гигантска инсталация с космически разходи (по последни изчисления те ще достигнат 44 млрд евро), трябва постепенно да бъде пускана в експлоатация от 2026 година. Десетина години по-късно този реактор трябва да може да произведе в продължение на няколко минути, дори един час, мощност равна на една класическа електрическа централа. Приключението с термоядрения синтез теръпва започва…
Технологиите на бъдещето
- 2030: SMR (малки модулни реактори)
Американските фирми, които тръгнаха по пътя на разработването на тези малки реактори предназначени да заменят централите на въглища, очакват да заработят към края на деесетилетието.
- 2035: ERP 2
Франция разработва 6 ERP 2, един които трябва да бъде свързан с енергийната система на страната през 2035 година. Опростена версия на този реактор ще започне работа през 2023 г. в централата във Фламанвил.
- 2045: IV-то поколение
Реакторите от това поколение ще работят с обикновен уран и ще използват много по-малко суровина. Най-важното е, че ще се постигне силно снижаване на радиоактивните отпадъци.
- 2100: термоядрен синтез
Това е революционна технология, която обещава практически неизчерпаема енергия с минимално количество радиокативни отпадъци. Но е изключително трудно да бъде използвана за масово производство.
