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

В соответствии с Законом о национальной экологической политике (National Environmental Policy Act – NEPA) Министерство энергетики (МЭ) опубликовало в Федеральном реестре уведомление о намерениях, в котором указано, что департамент разработает Отчет о воздействии на окружающую среду (Environmental Impact Statement – EIS) для изучения строительства Универсального испытательного реактора (Versatile Test Reactor – VTR) в США для испытаний будущих видов топлива и материалов, которые промышленность разрабатывает для современных гражданских ядерных энергетических реакторов, чтобы обеспечить большие объемы экономичной электроэнергии без образования углерода для национальной энергосистемы.

Реактор VTR должен быть уменьшенной версией (тепловой мощностью около 300 МВт) энергетического реактора PRISM компании «GE Hitachi», который был построен и работал в Аргоннской национальной лаборатории в 1963–1994 гг. как реактор EBR-II, прототипный быстродействующий реактор с натриевым теплоносителем. В реакторе VTR, как и в реакторе PRISM, будет использоваться топливо из металлических сплавов. Министерство энергетики ранее заявило, что объект может быть введен в эксплуатацию к концу 2026 г.

Эти возможности испытаний необходимы США для модернизации ядерной энергетической инфраструктуры и для разработки трансформационных технологий ядерной энергетики, которые уменьшают образование отходов и повышают ядерную безопасность. Отсутствие отечественного быстрого реактора с универсальными возможностями для испытаний представляет собой значительный национальный стратегический риск, влияющий на возможности Министерства энергетики выполнять свою миссию по обеспечению энергетической, экологической и ядерной безопасности США и поощрению научно-технических инноваций.

Министерству энергетики необходимо развивать эту возможность в ускоренном режиме, чтобы избежать дальнейших задержек в способности США разрабатывать и внедрять передовые технологии в области ядерной энергетики. Если эта возможность не будет доступна новаторам в США как можно скорее ускорится ущерб ядерному промышленному сектору США. Начало процесса закона NEPA в это время обеспечит учет всех факторов окружающей среды, прежде чем министерство примет окончательное решение о продвижении проекта.

На первых этапах этого процесса закона NEPA Министерство энергетики предлагает общественности до 4 сентября 2019 г. прокомментировать, что министерство должно включить в сферу действия готовящейся версии отчета EIS. В рамках закона NEPA предварительный анализ отчета EIS будет завершен в течение следующих нескольких месяцев, опубликован, и общественности предлагается прокомментировать его в течение 45 дней. Министерство оценит комментарии до того, как отчет EIS станет окончательным. По окончании отчет EIS будет опубликован и доступен для общественности в течение 30 дней, прежде чем министерство сможет выпустить протокол решения.

В настоящее время рассматриваются два места размещения Универсального испытательного реактора в США – Айдахская национальная лаборатория в восточной части штата Айдахо и Ок-риджская национальная лаборатория в восточной части штата Теннесси. Кроме того, Айдахская национальная лаборатория и участок в Саванна-Ривере рассматриваются как два места для производства топлива, необходимого для работы Универсального испытательного реактора.

В дополнение к сбору письменных комментариев, МЭ проведет два интерактивных собрания по вопросам веб-трансляции, чтобы предоставить информацию о реакторе и процессе закона NEPA, а также собрать устные и письменные комментарии.

Источник: Energy gov., 5.8.2019, World Nuclear News  6.8.2019