Kilka uniwersytetów eksperymentuje z energią mikrojądrową

Aby otrzymywać bezpłatne powiadomienia o najświeższych wiadomościach w czasie rzeczywistym, wysyłane bezpośrednio do Twojej skrzynki odbiorczej, zapisz się do naszych e-maili z najnowszymi wiadomościami

Zarejestruj się, aby otrzymywać nasze bezpłatne e-maile z najnowszymi wiadomościami

Jeśli wyobrażasz sobie energię jądrową jako gigantyczne, cylindryczne betonowe wieże chłodnicze wylewające parę z terenu zajmującego setki akrów ziemi, wkrótce pojawi się alternatywa: maleńkie reaktory jądrowe, które wytwarzają tylko jedną setną energii elektrycznej i mogą być nawet dostarczony na ciężarówce.

Niewielkie, ale znaczące ilości energii elektrycznej – prawie wystarczające do zasilania na przykład małego kampusu, szpitala lub kompleksu wojskowego – będą pulsować z nowej generacji reaktorów mikrojądrowych. Teraz zainteresowały się nią niektóre uczelnie.

„Widzimy, że te zaawansowane technologie reaktorów mają prawdziwą przyszłość w dekarbonizacji krajobrazu energetycznego w USA i na całym świecie”, powiedział Caleb Brooks, profesor inżynierii jądrowej na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign.

Maleńkie reaktory niosą ze sobą te same wyzwania, co elektrownie jądrowe na dużą skalę, takie jak usuwanie odpadów radioaktywnych i upewnianie się, że są bezpieczne. Zwolennicy twierdzą, że tymi problemami można zarządzać, a korzyści przewyższają wszelkie ryzyko.

Uniwersytety są zainteresowane technologią nie tylko do zasilania swoich budynków, ale także do sprawdzenia, jak daleko może się ona posunąć w zastępowaniu energii opalanej węglem i gazem, która powoduje zmiany klimatu. Brooks powiedział, że University of Illinois ma nadzieję na rozwój technologii w ramach przyszłości czystej energii. Szkoła planuje wystąpić o pozwolenie na budowę wysokotemperaturowego reaktora chłodzonego gazem, opracowanego przez Ultra Safe Nuclear Corporation, i zamierza rozpocząć jego eksploatację na początku 2028 roku. Brooks jest liderem projektu.

Mikroreaktory będą „transformacyjne”, ponieważ będą mogły być budowane w fabrykach i podłączane na miejscu w sposób plug-and-play, powiedział Jacopo Buongiorno, profesor nauk i inżynierii jądrowej w Massachusetts Institute of Technology. Buongiorno bada rolę energii jądrowej w świecie czystej energii.

„To jest to, co chcemy zobaczyć, energia jądrowa na żądanie jako produkt, a nie jako wielki mega projekt” – powiedział.

Zarówno Buongiorno, jak i Marc Nichol, starszy dyrektor ds. nowych reaktorów w Instytucie Energii Jądrowej, postrzegają zainteresowanie szkół jako początek trendu.

W zeszłym roku Penn State University podpisał protokół ustaleń z Westinghouse w sprawie współpracy nad technologią mikroreaktorów. Mike Shaqqo, starszy wiceprezes firmy ds. zaawansowanych programów reaktorów, powiedział, że uniwersytety będą „jednym z naszych kluczowych wczesnych użytkowników tej technologii”.

Penn State chce przetestować technologię, aby przemysł w Appalachach, taki jak producenci stali i cementu, mógł z niej korzystać – powiedział profesor Jean Paul Allain, szef wydziału inżynierii jądrowej. Te dwie gałęzie przemysłu mają tendencję do spalania brudnych paliw i mają bardzo wysokie emisje. Powiedział, że użycie mikroreaktora może być również jedną z kilku opcji, które pomogą uniwersytetowi zużywać mniej gazu ziemnego i osiągnąć długoterminowe cele w zakresie emisji dwutlenku węgla.

„Czuję, że mikroreaktory mogą zmienić sposób gry i zrewolucjonizować sposób, w jaki myślimy o energii” – powiedział Allain.

Dla Allaina mikroreaktory mogą uzupełniać energię odnawialną, dostarczając dużą ilość energii bez zajmowania dużej powierzchni. Dodał, że 10-megawatowy mikroreaktor mógłby działać na mniej niż akr, podczas gdy wiatraki lub farma słoneczna potrzebowałyby znacznie więcej miejsca, aby wyprodukować 10 megawatów. Celem jest posiadanie takiego w Penn State do końca dekady.

Purdue University w stanie Indiana współpracuje z Duke Energy nad wykonalnością wykorzystania zaawansowanej energii jądrowej do zaspokojenia długoterminowych potrzeb energetycznych.

Reaktory jądrowe wykorzystywane do badań nie są niczym nowym na kampusie. Posiada je około dwudziestu amerykańskich uniwersytetów. Ale wykorzystanie ich jako źródła energii jest nowe.

Po powrocie do University of Illinois Brooks wyjaśnia, że ​​mikroreaktor będzie generował ciepło, aby wytworzyć parę. Podczas gdy nadwyżka ciepła ze spalania węgla i gazu w celu wytworzenia elektryczności jest często marnowana, Brooks postrzega produkcję pary z mikroreaktora jądrowego jako plus, ponieważ jest to bezemisyjny sposób dostarczania pary przez system ciepłowniczy kampusu do grzejników w budynkach, powszechna metoda ogrzewania dla dużych obiektów na Środkowym Zachodzie i Północnym Wschodzie. Kampus ma setki budynków.

10-megawatowy mikroreaktor nie zaspokoiłby całego zapotrzebowania, ale posłużyłby do zademonstrowania technologii, ponieważ inne społeczności i kampusy chcą odejść od paliw kopalnych, powiedział Brooks.

Jedną z firm, które budują mikroreaktory, które dziś można obejrzeć publicznie, jest Last Energy z siedzibą w Waszyngtonie. Zbudowała ona modelowy reaktor w Brookshire w Teksasie, który mieści się w kanciastym sześcianie pokrytym odblaskowym metalem.

Teraz rozbiera to na części, aby przetestować sposób transportu urządzenia. Karawana ciężarówek zabierze go do Austin, gdzie założyciel firmy Bret Kugelmass ma przemawiać na konferencji i festiwalu South by Southwest.

Kugelmass, przedsiębiorca technologiczny i inżynier mechanik, rozmawia z kilkoma uniwersytetami, ale koncentruje się przede wszystkim na klientach przemysłowych. Współpracuje z organami wydającymi zezwolenia w Wielkiej Brytanii, Polsce i Rumunii, aby spróbować uruchomić swój pierwszy reaktor w Europie w 2025 r.

Powiedział, że pilny charakter kryzysu klimatycznego oznacza, że ​​energia jądrowa o zerowej emisji dwutlenku węgla musi zostać wkrótce zwiększona.

„To musi być mały, wyprodukowany produkt, w przeciwieństwie do dużego, wykonanego na zamówienie projektu budowlanego” – powiedział.

Tradycyjna energia jądrowa kosztuje miliardy dolarów. Przykładem są dwa dodatkowe reaktory w elektrowni w Georgii, które ostatecznie będą kosztować ponad 30 miliardów dolarów.

Całkowity koszt mikroreaktora Last Energy, w tym produkcja modułów, montaż i prace przygotowawcze na miejscu, wynosi mniej niż 100 milionów dolarów, mówi firma.

Westinghouse, który od ponad 70 lat jest filarem przemysłu jądrowego, opracowuje swój mikroreaktor „eVinci”, powiedział Shaqqo, i dąży do uzyskania licencji na technologię do 2027 roku.

Departament Obrony również pracuje nad mikroreaktorem. Projekt Pele to prototyp mobilnego reaktora jądrowego DOD, który jest projektowany w Idaho National Laboratory.

Abilene Christian University w Teksasie przewodzi grupie trzech innych uniwersytetów wraz z firmą Natura Resources w celu zaprojektowania i zbudowania mikroreaktora badawczego chłodzonego stopioną solą, aby umożliwić operacje w wysokich temperaturach przy niskim ciśnieniu, częściowo w celu pomocy w szkoleniu nowej generacji pracowników jądrowych.

Ale nie wszyscy podzielają entuzjazm. Edwin Lyman, dyrektor ds. bezpieczeństwa energii jądrowej w Union of Concerned Scientists, nazwał to „całkowicie nieuzasadnionym”.

Powiedział, że generalnie mikroreaktory będą wymagały znacznie większej ilości uranu do wydobycia i wzbogacenia na jednostkę wytworzonej energii elektrycznej niż konwencjonalne reaktory. Powiedział, że spodziewa się również, że koszty paliwa będą znacznie wyższe i że można wygenerować więcej odpadów zubożonego uranu w porównaniu z konwencjonalnymi reaktorami.

„Myślę, że ci, którzy mają nadzieję, że mikroreaktory będą srebrną kulą do rozwiązania kryzysu związanego ze zmianą klimatu, po prostu stawiają na złego konia” – powiedział.

Lyman powiedział również, że obawia się, że mikroreaktory mogą stać się celem ataku terrorystycznego, a niektóre projekty wykorzystywałyby paliwa, które mogłyby być atrakcyjne dla terrorystów chcących zbudować prymitywną broń jądrową. UCS nie sprzeciwia się wykorzystaniu energii jądrowej, ale chce mieć pewność, że jest ona bezpieczna.

Stany Zjednoczone nie mają krajowego magazynu do przechowywania wypalonego paliwa jądrowego i piętrzą się. Lyman powiedział, że mikroreaktory tylko pogłębiłyby problem i rozprzestrzeniłyby odpady radioaktywne.

Badanie przeprowadzone w 2022 r. przez Stanford wykazało, że mniejsze reaktory modułowe – kolejny rozmiar w stosunku do mikro – będą generować więcej odpadów niż reaktory konwencjonalne. Główny autor Lindsay Krall powiedział w tym tygodniu, że projekt mikroreaktorów naraziłby je na ten sam problem.

Kugelmass widzi tylko obietnicę. Powiedział, że energia jądrowa została „całkowicie źle zrozumiana i niedostatecznie wykorzystana”. Będzie to „kluczowy filar naszej transformacji energetycznej”.