За неприметным кирпичным зданием в кампусе Массачусетского технологического института (MIT) скрывается ядерный реактор. Я слышал о нем более десяти лет, и он приобрел почти мифический статус в моем сознании. Поэтому я был рад наконец увидеть его своими глазами на прошлой неделе.
Исследовательский реактор MIT был построен в 1950-х годах, и его назначение менялось с десятилетиями. В разное время он использовался для изучения всего: от ядерной физики до медицинских методов лечения, наряду с постоянным обучением нового поколения ядерных ученых.
Но больше всего меня интересовал проект, ориентированный на энергетику, цель которого — воплотить в жизнь новые реакторные технологии.
В то время как практически все коммерческие ядерные реакторы сегодня охлаждаются с помощью воды, растущее число стартапов рассматривает расплавленную соль в качестве альтернативы. Лаборатория ядерных реакторов MIT работает над созданием нового исследовательского пространства, которое могло бы пролить свет на то, насколько хорошо альтернативные технологии выдерживают интенсивные условия внутри ядерного реактора.
Итак, в сегодняшнем выпуске мы совершим экскурсию по лаборатории ядерного реактора MIT. По пути мы разберемся, из-за чего весь этот ажиотаж вокруг реакторов на расплавленной соли.
Горячие темы
Первая остановка на моем пути — стойка регистрации, где я и каждый член моей группы получили персональный дозиметр для отслеживания любого потенциального радиационного облучения. Затем мы сдали сумки и телефоны и получили строгие предупреждения не трогать ничего и не отходить от гида.
Наконец, мы прошли через ряд усиленных металлических дверей и оказались в лаборатории. Мы проходили мимо рядов желтых лабораторных халатов, пока Дэвид Карпентер, руководитель реакторных экспериментов и наш гид, рассказывал нам об истории и основных фактах.
Это второй по величине действующий университетский исследовательский реактор в США сегодня, вырабатывающий около шести мегаватт тепловой мощности. Коммерческие реакторы, как правило, имеют мощность, в сотни раз превышающую эту — около 3000 мегаватт (или три гигаватта) тепловой мощности.
(Краткий экскурс в основы: ядерные реакторы работают за счет реакции деления, когда атомы урана распадаются. Эти реакции производят нейтроны, которые являются типом ионизирующего излучения, а также тепло, которое можно использовать и преобразовывать в электричество.)
Реакторы, используемые в энергосетях, генерируют тепло в виде пара и преобразуют его в электричество. Но для этого исследовательского реактора тепло — это, по сути, побочный продукт, а основной акцент делается на нейтронах.
Реактор MIT лучше большинства других университетских исследовательских установок имитирует радиационные условия, существующие в более крупных коммерческих реакторах. По словам Карпентера, по этой причине объект активно используется сегодня для инженерных исследований и разработок. Прежде чем компании начнут использовать новые материалы или датчики внутри или рядом с ядерными реакторами, они могут протестировать их в аналогичных условиях облучения, температуры и давления в контролируемой среде исследовательского реактора. Образцы могут быть помещены либо непосредственно в активную зону, либо подвергнуты облучению, которое выходит в контролируемые коридоры, называемые пучками.
Цепные реакции
Я почувствовал, что меня вот-вот отправят в космос, когда мы приблизились ко входу в реакторный зал, хотя двери были окрашены в на удивление причудливый голубой цвет (цвет яичной скорлупы).
После того как Карпентер провел серию проверок безопасности, первая дверь открылась, открыв небольшую воздушную камеру и дублирующую голубую дверь. Подождав несколько секунд внутри шлюза, вторая дверь открылась, и мы внезапно оказались перед реактором. Хотя активная зона, где находится топливо, имеет высоту всего около двух футов (менее метра), вся установка возвышается на несколько этажей.
Карпентер провел нас вокруг реактора, указав на камеру, которая когда-то использовалась для медицинской нейтронной терапии в начале 2000-х годов. Это исследование угасло, и теперь пространство претерпевает изменения. Его новой целью станет тестирование аспектов реакторов, охлаждаемых расплавленной солью.
Расплавленная соль была кандидатом на роль теплоносителя для реакторов еще в 1950-х годах. Интерес угас, когда начали использоваться реакторы с водяным охлаждением, но в начале 2000-х годов ученые — в том числе в MIT — возобновили работу.
Несколько стартапов, включая Kairos Power и TerraPower, работают над тем, чтобы внедрить реакторы на расплавленной соли в коммерческую эксплуатацию. Эти компании строят демонстрационные системы своих систем охлаждения и добиваются разрешений на испытательные реакторы.
Лаборатория MIT не будет эксплуатировать реактор на расплавленной соли. Вместо этого она поможет собрать больше данных о том, как эта технология поведет себя в реальных условиях. Это пространство позволит компаниям и академическим исследователям испытывать не только мелкие детали материалов, используемых для строительства реакторов, и отдельные датчики, но и целые рабочие комплекты насосов и труб для циркуляции горячей соли и проверки реакции всего оборудования на излучение. «Учитывая нынешнее состояние новой индустрии реакторов на расплавленной соли, нам все еще необходимо изучить более базовые функции», — сообщил мне Карпентер по электронной почте после экскурсии.
Данные, полученные от MIT и других исследовательских центров, могут помочь определить, как установки с расплавленной солью справятся с реальными условиями внутри ядерного реактора. Объект должен быть полностью готов к работе в 2024 году.
Сопутствующее чтение
Мой коллега Джеймс Темпл посещал Лабораторию ядерного реактора MIT в 2017 году. План работ по расплавленной соли с тех пор немного изменился, но вы можете ознакомиться с его статьей для получения дополнительной информации об объекте.
Передовые ядерные реакторы вошли в наш список прорывных технологий 2019 года — подробнее об этом в обзоре потенциала развития ядерной энергетики.
Хотя ядерные реакторы могут обеспечить стабильную низкоуглеродную энергию для сети, Германия в этом году закрыла все свои действующие АЭС.
Помимо изменения подходов к охлаждению, некоторые компании стремятся изменить ядерные технологии путем их миниатюризации. Читайте больше о малых модульных реакторах в моем материале от февраля.
Следим за климатом
Вся эта жара сеет хаос в сельском хозяйстве. В то время как погода влияет на основные культуры, такие как пшеница, самая большая проблема может возникнуть для нишевых культур, таких как персики в Джорджии и оливки в Испании. (Wired)
Скептицизм подкрадывается к плану американского агентства по ускоренному переходу страны на электромобили. Критики утверждают, что новые правила будет сложно реализовать, и они могут не дать обещанных результатов, даже если вступят в силу. (Associated Press)
Самолеты на водородном топливе могут помочь сократить выбросы, хотя технология, вероятно, будет ограничена короткими рейсами на небольших воздушных судах на первом этапе. (Canary Media)
→ Читайте больше о том, почему водородные самолеты стали выбором читателей в нашем списке прорывных технологий 2023 года. (MIT Technology Review)
Новые правила в Техасе могут вынудить до 50 000 мегаватт ветровой и солнечной энергии отключиться от сети. Правила направлены на повышение надежности сети, хотя критики утверждают, что они могут навредить операциям. (E&E News)
Символ «преследующие стрелки» используется для обозначения переработки в США, но он настолько широко использовался и неправильно применялся, что одно государственное агентство хочет от него отказаться. (New York Times)
→ Мне понравился этот тест, проведенный ранее в этом году, о том, как сортировать отходы. (Washington Post)
→ Новые методы химической переработки могут устранить необходимость в сортировке в целом. (MIT Technology Review)
Разгораются споры о том, как обращаться с электровелосипедами по окончании их срока службы: ремонтировать или перерабатывать? Отрасль выступает против законов, которые упрощают ремонт велосипедов, ссылаясь на проблемы безопасности. (Grist)
Помните, как все мы волновались из-за новостей о термоядерном синтезе в декабре? Исследователи повторили эксперименты и заявляют, что получили еще больше энергии от этой реакции. (Washington Post)
→ Вот что вам нужно знать о том, что эти первые шаги означают для перспектив термоядерной энергетики. (MIT Technology Review)
