Миниатюрный атомный реактор?

Всем известно, что промышленная революция ознаменовалась индустриализацией и ростом городов. Сразу после этого появилась острая проблема — понадобились мощные источники энергии для обогрева и функционирования централизованной инфраструктуры городов. Сначала ответ был найден в тепловых и гидроэлектростанциях, а позже — в атомных. Однако до конца проблема решена не была, потому как для высокотехнологичных пригородов требуются свои источники энергии. Одним из самых перспективных направлений в решении данного вопроса является домашний атом.

За последние несколько лет ряд компаний занимались разработкой миниатюрных ядерных реакторов. Совсем недавно американский консорциум федеральных лабораторий для передачи технологий (FLC) вручил премию Notable Technology Development Award компании Hyperion Power Generation из Санта-Фе. Их главной заслугой является проект ядерного реактора Hyperion. Его разработкой занималась группа физиков из Лос-Аламосской Национальной лаборатории, возглавляемой Отисом Питерсоном. Мощность данного реактора составляет 25-27 мегаватт, чего за глаза хватит на 20 тысяч средних домохозяйств или на небольшое частное предприятие. При этом размер реактора очень небольшой — всего полтора метра. Топливом для реактора служит низкообогащенный уран. Из этого следует, что цена электричества будет очень маленькой и составит, по подсчетам специалистов, всего 10 центов за киловатт-час.

Главными отличиями от прежних массивных реакторов крупных АЭС являются: малая мощность, малая стоимость и малая сложность. Если обычные реакторы рассчитаны на мощность порядка нескольких гигаватт и более, то маломощные атомные реакторы имеют мощность порядка десятков мегаватт. Однако, меньшие размеры позволяют упростить процесс изготовления такого реактора и снизить стоимость, что делает их более доступными и привлекательными для конечного потребителя.

В качестве топлива в реакторе будет использоваться уран-238, обогащённый ураном-235. Необходимая степень обогащения составляет 10% — что вдвое больше, чем в топливе для большинства станций. Используется не чистый металлический уран, а его соединение с водородом — гидрид урана — UH3. Водород предполагается использовать как замедлитель нейтронов — благодаря чему уран сможет быстрее поглощать нейтроны.


Схема реактора проста. Он представляет из себя герметизированный стальной корпус, в котором находится гидрид урана.

Тепло отводится по системе труб, по которым циркулирует жидкий металл с температурой около 500 градусов по Цельсию. Далее, металл через промежуточный теплообменник передаёт тепло парогенератору, а тот, в свою очередь, вырабатывает электричество. Реальный КПД реактора составляет 36%. Низкий КПД объясняется тем, что в целях безопасности разработчики отказались от прохождения воды непосредственно через активную зону.

Уверен, что всех покупателей озаботит безопасность данного реактора. Он будет устанавливаться следующим образом: реактор предполагается хоронить под землю на глубину не менее полтора метра и охранять, при этом он будет не только запаян в стальной корпус, но и залит бетоном, а наружу выходят только несколько труб. В случае перегрева топлива выше 432 градусов по Цельсию гидрид урана распадётся на чистый уран и водород — а чистый уран не так быстро захватывает нейтроны, и реакция пойдёт на спад. Охладившись, уран вновь соединится с водородом, и реакция возобновится. А если несмотря на защиту оболочка реактора будет повреждена, то крошечное количество топлива выйдя наружу, быстро остынет.

Хотя такая степень безопасности имеет и свои минусы. Реактор придется заправлять по новой каждые 7-10 лет, полностью вытаскивая его наружу. Реактор будет извлечён из земли, доставлен на завод и охлаждён в воде в течении 2-х лет, после чего его перезагрузят и соберут обратно. Все это будет осуществляться за дополнительную плату.

Компания Hyperion — далеко не единственная, кто занимается разработкой миниатюрных атомных реакторов. Другой перспективной разработкой является атомные реакторы японской компании Toshiba. Их первым клиентом должна стать индейская деревня Галена возле реки Yukon в Аляске, насчитывающая мене 700 жителей.

Интересно, что компания собирается поставить реактор совершенно бесплатно, а плату брать только за использование электричества, которые, кстати, гораздо ниже нынешних расходов. Если проект удастся, то это послужит отличной рекламой дальнейшего бизнеса компании.
К сожалению, проект встретил на пути массу бюрократических препятствий. В лучшем случае реактор заработает не раньше 2012 года.

Если разработки и внедрение мини-АЭС будет успешным, то тогда мы получим не только новый источник энергии. Распределённая энергетика является более стабильной — меньше зависит от выхода из строя «центров». Также вместе с этим следует ожидать соответствующих социальных изменений, как например, меньшую зависимость, и как следствие, меньшую подчинённость интересов человека интересам государства или крупных корпораций.