Может ли передовая ядерная энергетика помочь нам решить проблему изменения климата?

АЙДАХО ФОЛС, Айдахо— Внутри испытательного стенда переходного реактора, возвышающегося серого блока без окон, окруженного колючей проволокой, исследователи собираются приступить к миссии по решению одной из величайших проблем человечества с помощью крошечного устройства.

В следующем году начнут строительство реактора MARVEL. MARVEL означает «Валидация и оценка исследований в области применения микрореакторов». Это первый в своем роде ядерный генератор, охлаждаемый жидким металлом и производящий 100 киловатт энергии. Исследователи ожидают, что к 2024 году MARVEL станет двигателем с нулевым уровнем выбросов первой в мире ядерной микросети здесь, в Национальной лаборатории Айдахо (INL).

«Микро» и «крошечный», конечно, относительны. MARVEL имеет высоту 15 футов, весит 2000 фунтов и может поместиться в прицеп полуприцепа. Но по сравнению с обычными атомными электростанциями, которые занимают площадь в акры и производят гигаватты электроэнергии для обеспечения электроэнергией целых штатов, а на их строительство может уйти более десяти лет, это мизер.

Для INL, где ученые за десятилетия протестировали десятки реакторов на территории, составляющей три четверти штата Род-Айленд, это радикальное переосмысление технологии. Эта конструкция реактора может помочь преодолеть самые большие препятствия на пути к ядерной энергетике: безопасность, эффективность, масштаб, стоимость и конкуренцию. MARVEL — это эксперимент, призванный увидеть, как все эти части могут сочетаться друг с другом в реальном мире.

«Это испытательный реактор, где мы собираемся попытаться выяснить, как мы извлекаем тепло и энергию из ядерного реактора и применяем их — и объединяем их с ветром, солнечной и другими источниками энергии», — сказал Ясир Арафат, глава Программа МАРВЕЛ.

Однако проект реализуется в то время, когда ядерная энергетика развивается в совершенно разных направлениях.

Германия только что остановила свои последние ядерные реакторы. США только что запустили свой первый новый реактор за 30 лет. Во Франции, стране с наибольшей долей атомной энергии в энергосистеме, в прошлом году производство атомной энергии упало до самого низкого уровня с 1988 года. В настоящее время в мире строится 60 ядерных реакторов, из них 22 – только в Китае.

Но мир жаждет энергии больше, чем когда-либо. Общий спрос на электроэнергию растет: по данным Управления энергетической информации, к 2050 году мировые потребности в электроэнергии вырастут почти на 70 процентов по сравнению с сегодняшним потреблением. В то же время ограничения ужесточаются. Большинство стран мира, включая США, взяли на себя обязательство свести к нулю свое чистое воздействие на климат к середине века.

Чтобы удовлетворить этот спрос на энергию, не ухудшая изменение климата, в опубликованном в марте докладе Министерства энергетики США о передовой ядерной энергетике говорится, что «США потребуется ~550–770 [гигаватт] дополнительных чистых, надежных мощностей, чтобы достичь чистого нуля; Ядерная энергетика — один из немногих проверенных вариантов, который может обеспечить это в больших масштабах».

Правительство США сейчас возобновляет свою ставку на ядерную энергетику, чтобы производить стабильный поток электроэнергии без выбросов парниковых газов. Двухпартийный закон об инфраструктуре предусматривал выделение 6 миллиардов долларов на поддержание работы существующих атомных электростанций. Закон о снижении инфляции, крупнейшая на сегодняшний день инвестиция правительства США в борьбу с изменением климата, включает ряд положений, направленных на пользу ядерной энергетики, включая налоговые льготы для энергетики с нулевыми выбросами.

«Это меняет правила игры», — сказал Джон Вагнер, директор INL.

Технологический сектор также активно развивается. В 2021 году венчурные компании вложили 3,4 миллиарда долларов в стартапы в области ядерной энергетики. Они также вкладывают деньги в еще более далекие идеи, такие как термоядерная энергия. Общественное мнение также начало двигаться. Апрельский опрос Gallup показал, что 55 процентов американцев поддерживают и 44 процента выступают против использования ядерной энергии, что является самым высоким уровнем поддержки за 10 лет.

Однако ядерная энергетика по-прежнему сталкивается с некоторыми долгосрочными препятствиями. Это единственный источник энергии, эксплуатационные расходы которого со временем фактически выросли. Недавние строительные работы отстают от графика на годы и превышают бюджет на миллиарды долларов. Большинство реакторов по-прежнему работают на обогащенном уране, дорогом топливе, которое необходимо добывать и перерабатывать. Найти место для хранения ядерных отходов остается проблемой. Рабочая сила, необходимая для строительства и эксплуатации электростанций, сократилась из-за десятилетий между постройками реакторов. А теперь, с ростом процентных ставок, финансировать амбициозные энергетические проекты становится все дороже.