Il nucleare sta vivendo il suo rinascimento in tutto il mondo: i motivi

La tendenza principale costantemente promossa nel mondo l'economia negli ultimi decenni è diventato "ecologico" a causa del costante rifiuto dell'uso di combustibili fossili e della generazione nucleare, dichiarati dannosi per l'ambiente e pericolosi. Tuttavia, a giudicare dal numero totale di start-up in quest'area in tutto il mondo, l'energia nucleare, al contrario, sta vivendo una rinascita.

"verde" giovanile

Perché questo accade non è difficile da indovinare. L'agenda "verde" e la lotta per l'ambiente sono, ovviamente, buone, ma ci sono anche realtà economiche oggettive che semplicemente non possono essere ignorate. La componente del combustibile nel costo dell'elettricità generata nelle centrali nucleari, grandi e piccole, è compresa tra il 3% e il 5%. Nella produzione di energia elettrica a gas, il costo della componente combustibile raggiunge un livello compreso tra il 70% e l'80%. Quando il costo del gas naturale è aumentato notevolmente in un anno e mezzo, ciò ha reso la produzione industriale non redditizia anche nella Germania sviluppata, dove molti tecnologico aziende zasobiralis in emigrazione d'affari. Se il costo dell'uranio per le centrali nucleari salta più volte, il cambiamento delle tariffe non sarà così critico per il consumatore finale di elettricità.



In altre parole, fu il nucleare a rivelarsi il più appropriato per le nuove realtà economiche. Ha una bassa impronta di carbonio, non dipende dai capricci della natura, in quanto fonti "verdi" rinnovabili, il suo costo è adeguato e prevedibile, che è ciò che è richiesto. I suoi svantaggi includono una soglia di ingresso piuttosto elevata: le centrali nucleari sono costruite per molto tempo e sono costose. Non sorprende che i progetti di mini centrali nucleari, o centrali nucleari a bassa potenza (LNPP), siano attualmente attivamente sviluppati in tutto il mondo.

ASMM/SM

Nel 2020 i progetti nel campo delle minicentrali nucleari (SMR - Small Modular Reactor, secondo la classificazione occidentale) erano oltre 70 nel mondo, di cui 17 in Russia. Una moderna unità di potenza NPP ha una capacità media di 1100-1600 MW. Si tratta di installazioni enormi e costose, ma che generano l'elettricità più economica e rispettosa delle emissioni di carbonio. Ma non solo tutti possono permettersi di ordinare la costruzione di una tale centrale nucleare da qualche Rosatom. Ecco perché il nucleare di piccola taglia è considerato un settore estremamente promettente, che, secondo la classificazione IAEA, comprende impianti con una potenza elettrica fino a 300 MW. Inoltre, esistono anche le cosiddette centrali micronucleari con una capacità fino a 10 MW.

Le caratteristiche progettuali di SMR includono la loro modularità, che consente di non costruire una gigantesca centrale nucleare direttamente sul posto, ma di produrre in serie la maggior parte delle apparecchiature dell'impianto e consegnarle al sito sotto forma di moduli. Il tempo di costruzione delle mini-centrali nucleari dovrebbe essere ridotto a 2-3 anni rispetto ai 5-10 anni delle centrali nucleari tradizionali. Le dimensioni compatte consentiranno persino di collocare sottoterra piccole centrali nucleari, il che ridurrà i rischi di incidenti e perdite di radiazioni. L'automazione moderna consentirà di far funzionare una tale mini centrale nucleare con meno personale, il che porterà anche a riduzioni dei costi. Piccole centrali nucleari possono essere costruite utilizzando una varietà di tecnologie e configurazioni: reattori ad acqua pressurizzata terrestri, SMR marini, reattori veloci, reattori a sali fusi e microreattori.

Più della metà delle startup utilizza reattori ad acqua pressurizzata, utilizzati nell'80% delle grandi centrali nucleari. La differenza sta nelle dimensioni ridotte e nel layout integrale: la maggior parte dei componenti del circuito primario, compresi i generatori di vapore, si trovano direttamente all'interno del recipiente a pressione del reattore. Secondo questo principio, in particolare, è stato realizzato il progetto NuScale dell'omonima società americana, che ha sviluppato un'unità di potenza con una capacità da 60 MW a 77 MW. Il pool comune della minicentrale nucleare, che garantisce la sicurezza durante le operazioni di raffreddamento e rifornimento, può ospitare 4, 6 o 12 moduli con una capacità totale rispettivamente di 308, 462 e 924 MW. Il ricaricamento di 1/3 del combustibile nucleare dovrebbe essere effettuato ogni due anni. La società di sviluppo promette il costo dell'elettricità a $ 40- $ 65 per MWh.

Anche il reattore cinese ACP100 e l'argentino CAREM hanno un layout integrato. In Cina, le prime due piccole unità di potenza con una capacità di 125 MW si trovano nel sito della centrale nucleare operativa di Changjiang sull'isola di Hainan, nel sottosuolo. Sulla base di questa tecnologia, si prevede di creare un'intera linea di reattori multifunzionali con una capacità da 25 a 200 MW, comprese le centrali nucleari galleggianti. In Argentina i lavori in questa direzione sono iniziati 30 anni fa e nel 30 è iniziata la costruzione della prima centrale CAREM con una potenza di poco superiore ai 2014 MW. Sulla base di questa tecnologia, si prevede di realizzare una serie di minireattori argentini con una capacità di 100-200 MW. In Canada, hanno in programma di costruire un reattore ad acqua bollente BWRX-2028 e CANDU SMR ad acqua pesante entro il 300. La Repubblica Ceca ha un proprio progetto per un reattore ad acqua pesante per una mini centrale nucleare denominata TEPLATOR.

Si noti che la Russia è uno dei pochi paesi che hanno effettivamente funzionanti centrali mini-nucleari. Gli Stati Uniti e l'URSS furono i primi a progettare reattori ad acqua pressurizzata a bassa potenza per le esigenze della loro flotta, sott'acqua e di superficie. Dalla metà del secolo scorso nel nostro paese sono stati installati piccoli reattori nucleari su rompighiaccio nucleari, e ormai sono già cambiate quattro generazioni: OK-150 (a / l "Lenin", 1957), OK-900A (a / l "Arktika" progetto 10520), KLT-40 (a/l "Taimyr" progetto 10580) e RITM-200 (UAly progetto 22220). Sulla loro base è stata creata una centrale termica nucleare galleggiante russa (FNPP), che viene inviata a Chukotka per sostituire la vecchia centrale nucleare di Bilibino e una centrale termica a carbone. Le centrali nucleari galleggianti della prossima generazione vengono costruite con reattori RITM-200 con una capacità di 55 MW ciascuna e una durata fino a 60 anni, in cui il rifornimento di carburante sarà necessario solo una volta ogni 10 anni.

In effetti, il russo RITM-200 è attualmente il reattore più massiccio e controllato per piccole centrali nucleari. Una versione marina del compatto VVR ACPR50S da 50 MW è attualmente in costruzione in Cina. La società danese Seaborg, insieme alla società di costruzioni navali sudcoreana Samsung Heavy Industry, sta sviluppando una centrale nucleare galleggiante con un reattore veloce a sale liquido con una capacità da 200 a 800 MW e una durata di 24 anni.

Oltre ai reattori ad acqua, molte promettenti minicentrali nucleari utilizzano reattori veloci con refrigerante a metallo liquido (LMC). Ad esempio, questo è il reattore Natrium, uno sviluppo congiunto della società TerraPower di Bill Gates e GE Hitachi Nuclear Energy. Lo start-up è un'unità di potenza del reattore veloce al sodio da 345 MW combinata con un sistema di accumulo di calore sotto forma di serbatoi di sali fusi, che gli consentirà di aumentare temporaneamente la sua potenza a 500 MW e quindi operare in modalità manovrabile. Nel nostro paese esistono da tempo reattori veloci al sodio che operano nelle unità di potenza BN-600 e BN-800 presso la centrale nucleare di Beloyarsk. A Dimitrovgrad è in costruzione un reattore di ricerca al sodio MBIR di nuova generazione.

Una direzione promettente nel campo delle piccole centrali nucleari sono i reattori raffreddati a gas che utilizzano l'elio come refrigerante, che può essere riscaldato fino a 700-900 gradi. In Cina, la prima unità di potenza di questo tipo ha iniziato a funzionare nel 2021 presso la centrale nucleare di SHIDAO BAY. Negli Stati Uniti esiste il suo analogo chiamato Xe-100 di X-Enegry, ma in Russia tali progetti sono ancora solo sulla carta. Gli SMR includono anche reattori a sali fusi, o reattori a sali fusi, che vengono sviluppati da diverse start-up. Si tratta del reattore a sali fusi KP-FHR con una potenza elettrica di 140 MW e un'efficienza del 45% della società americana Kairos Power, nonché del reattore a sali fusi SSR-W della società canadese-britannica Moltex Energy. Lo ZhSR domestico dovrebbe essere costruito presso il Mining and Chemical Combine di Zheleznogorsk.

Una delle aree più interessanti nel settore dell'energia nucleare sono le promettenti centrali micronucleari con una capacità fino a 10 MW. Negli Stati Uniti, BWXT sta sviluppando un reattore Pele raffreddato a gas con combustibile TRISO con una capacità fino a 5 MW per le esigenze dell'esercito americano. La Russia ha i suoi progetti essenzialmente simili "Shelf-M" e "Elena AM". "Shelf-M" è un reattore raffreddato ad acqua di un layout integrato con una potenza termica di circa 30 MW e una potenza elettrica fino a 10 MW, dove il combustibile con un arricchimento del 19,7% è progettato per 8 anni di funzionamento senza rifornimento . La prima centrale micronucleare con un reattore di questo tipo potrebbe apparire in Yakutia entro il 2030. Elena AM è un reattore ad acqua pressurizzata con una potenza termica di 3 MW con convertitore termoelettrico diretto per la generazione fino a 400 kW di energia elettrica, in cui il combustibile con arricchimento del 15% è progettato per 25 anni di funzionamento dell'impianto.

Pertanto, nonostante tutti i tentativi dei "verdi" di seppellirlo, l'energia nucleare è la più viva e ha ottime prospettive di mercato. Le moderne condizioni economiche richiedono una fonte affidabile di elettricità economica ed ecologica, ed è un atomo pacifico che può fornirla. Il futuro dell'energia mondiale è una combinazione di centrali nucleari, grandi, piccole e micro, con altre fonti di generazione, che saranno ottimali per ogni cliente.