В рамках проекта Министерства обороны США по разработке мобильного реактора (проект Пеле, Project Pele) в 2023 г. планируются испытания мобильного реактора на полной мощности, с наружными мобильными испытаниями на установке Министерства энергетики (МЭ) в 2024 г. Это было озвучено на 33-й конференции по регулирующей информации Комиссии ядерного регулирования США.
Министерству обороны нужен мобильный, надежный, устойчивый и безотказный источник энергии, который не требует длинного логистического условия. Достижения в области ядерных технологий сделали возможным создание в значительной степени автономного, полностью безопасного реактора, который можно безопасно перемещать. Топливо TRISO (TRIstructural-ISOtropic) является элементом, который, по мнению Министерства обороны, сделает это возможным.
Урок истории
Это урок истории, о котором многие не знают: армия США делала это раньше. В общей сложности восемь реакторов электрической мощностью 1–10 МВт, различной конструкции и различного назначения были построены в рамках программы, которая действовала с 1954 по 1977 год. Первый, армейский реактор SM-1 был подключен к сети в 1958 г. Это были одни из первых ядерных реакторов, когда-либо построенных, и они были технологически сложными в эксплуатации, ненадежными и слишком дорогими по сравнению с многочисленными альтернативами использования ископаемого топлива.
В 2016 г. целевая группа Совета по оборонной науке признала критически растущие энергетические проблемы, с которыми сталкивается Министерство обороны, а также значительные технологические достижения в ядерной энергетике с 1960-х годов. Реакторы поколения III сейчас эксплуатируются во всем мире, а полностью безопасные конструкции позволяют автономно работать и снижать риски тяжелых аварий. Целевая группа пришла к выводу, что вооруженные силы США должны продолжить изучение развертывания ядерно-энергетических систем для удовлетворения своих потребностей в надежной, достаточной и автономной энергетике. С этой целью в марте 2020 г. Министерство обороны объявило двухлетний конкурс на проект реактора.
Топливо TRISO уже было разработано Министерством энергетики США, и это устранило необходимость для Министерства обороны США разрабатывать новое топливо. Топливо со слоями карбида кремния, окружающими топливный сердечник из обогащенного оксикарбида урана, которые удерживают продукты деления внутри частицы TRISO, делает его устойчивым к распространению, в то время как конструкция топлива в виде гранул сводит к минимуму последствия для окружающей среды и населения от внешних воздействий, которые могут повлиять на конструктивную целостность реактора.
Целостный подход
Проект Пеле (Project Pele) использует общегосударственный межведомственный подход, и это имеет решающее значение для успеха проекта. Министерство энергетики и Комиссия ядерного регулирования предоставляют техническую поддержку, рекомендации по проектированию и безопасности и рекомендации по снижению текущих и будущих рисков. Министерство энергетики обеспечивает надзор за безопасностью реактора и выдает соответствующее разрешение. Инженерный корпус армии является техническим руководителем при подготовке отчета о воздействии на окружающую среду. Национальное управление ядерной безопасности Министерства энергетики США предоставляет для проекта Пеле обогащенный уран из своих запасов. Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) и Министерство энергетики совместно с Офисом стратегических возможностей (Strategic Capabilities Office, SCO) разрабатывают промышленную установку для топлива TRISO.
Разработка проекта идет быстрыми темпами. Предварительный технический проект был завершен и рассмотрен в начале 2021 г., и вскоре ожидается объявление о выборе одной из трех компаний «BWX Technologies», «X-energy» и «Westinghouse», выбранных в 2020 г. для разработки предварительных проектов. Проект Отчета о воздействии на окружающую среду планируется выпустить в конце 2021 г.
Ожидается, что окончательные инженерные проекты будут завершены не позднее марта 2022 г., что позволит начать строительство реактора в середине 2022 г. Консультативный совет по армейским мобильным реакторам (Army Mobile Reactor Advisory Council – AMRAC) помогает в разработке технических требований. Группа продвигается вперед в области регулирования, ядерного топлива, Закона о национальной экологической политике (NEPA) и всего остального. Решение правительства о строительстве будет принято в 2022 г.
Огромная уязвимость
Ежедневная перевозка колоссального количества топлива, что Министерство обороны регулярно делает прямо сейчас, это не только дорого, это вредно для климата и является огромной уязвимостью и создает зависимость от электросети. Ядерная энергетика предлагает потенциальную смену парадигмы, предлагая устойчивую и надежную энергию для успеха миссии как в удаленных, так и в стратегически важных точках США, но сопряжена со своими проблемами, включая нормативные и экологические соображения, обеспечение цепочки поставок, в том числе военные, персонал, способный работать на заводах. Это также должно быть рентабельным.
Компании предстоит многое выяснить, и это действительно сложная часть ее программы. Проект Пеле может стать первопроходцем на пути к будущему строительству усовершенствованных нелегководных реакторов в коммерческом секторе, поскольку предшествующая разработка и строительство реактора Министерством обороны снизит нормативные и финансовые риски для последующего строительства коммерческих установок.
World Nuclear News, 19.3.2021