В то время как атомные реакторы вырабатывают энергию по всему миру уже более 70 лет, текущий момент обещает радикальные преобразования для этой технологии.
На фоне растущего мирового спроса на электроэнергию — от электромобилей до дата-центров — вновь возрастает интерес к строительству новых атомных мощностей, продлению срока службы существующих блоков и даже к перезапуску остановленных объектов. Активизируются работы по переосмыслению конструкций реакторов, и 2025 год станет ключевым испытанием для так называемых передовых реакторов, которые начинают переходить от чертежей к стадии строительства.
Это крайне важно, поскольку атомная энергетика предлагает стабильный источник электричества в условиях, когда изменение климата подталкивает глобальные температуры к новым высотам, а потребление энергии продолжает стремительно расти. Вот что ожидает отрасль в ближайшем будущем.
Глобальный разнобой
Последние два года ознаменовались новым обязательством в отношении ядерной энергетики на глобальном уровне. В рамках климатических переговоров ООН 31 страна обязалась утроить мировую мощность атомной энергетики к 2050 году, о чем сообщается в соответствующем соглашении. Однако перспективы ядерной промышленности сильно различаются в зависимости от региона.
В США в настоящее время эксплуатируется самое большое количество ядерных реакторов в мире. Если бы страна утроила свою мощность, это означало бы добавление ошеломляющих 200 гигаватт новой атомной генерации к текущему показателю примерно в 100 гигаватт. И это без учета замены ожидаемых выводов из эксплуатации достаточно старого парка. Однако страна столкнулась с застоем. Новый блок атомной станции Вогтл в Джорджии введен в эксплуатацию в прошлом году (после значительных задержек и перерасхода средств), но в настоящее время в США нет крупных традиционных реакторов в стадии строительства или на рассмотрении регуляторов.
Текущий год несет неопределенность для атомной энергетики в США в связи со сменой администрации Трампа. Хотя технология, как правило, пользуется широкой политической поддержкой, есть вероятность, что такие меры, как введение тарифов, могут повлиять на отрасль, увеличив стоимость строительных материалов, таких как сталь, считает Джессика Ловеринг, соучредитель Good Energy Collective, исследовательской организации, выступающей за использование ядерной энергии.
В мировом масштабе большинство строящихся или планируемых реакторов сосредоточены в Азии, и рост Китая особенно впечатляет. Первая АЭС страны подключилась к сети в 1991 году, и всего за несколько десятилетий Китай построил третий по величине парк реакторов в мире, уступая только Франции и США. В этом году Китай планирует запустить четыре крупных реактора, и еще несколько намечены к вводу в эксплуатацию в 2026 году.
В этом году Бангладеш и Турция запустят свои первые ядерные реакторы. В Египте также строится первая АЭС, хотя ее ввод в эксплуатацию ожидается лишь через несколько лет.
Продвижение вперед
Коммерческие ядерные реакторы, работающие сегодня, и большинство строящихся, как правило, следуют одной и той же схеме: топливом для реактора служит низкообогащенный уран, а в качестве теплоносителя для контроля температуры внутри используется вода.
Однако новые, передовые реакторы приближаются к коммерческому использованию. По всему миру разрабатывается широкий спектр так называемых реакторов IV поколения, которые в той или иной степени отходят от современного шаблона, стремясь улучшить безопасность, эффективность или и то, и другое. Некоторые используют расплавленную соль или металл, например свинец, в качестве теплоносителя, в то время как другие используют более обогащенную версию урана в качестве топлива. Часто применяется смешанный подход с вариациями типа топлива и методов охлаждения.
Ближайшие несколько лет станут решающими для передовых ядерных технологий, поскольку предложения и проекты переходят к строительству. «Мы наблюдаем, как реакторы с бумаги превращаются в реальные», — говорит Патрик Уайт, директор по исследованиям в Nuclear Innovation Alliance, некоммерческом аналитическом центре.
Большая часть финансирования и промышленной активности в области передовых реакторов сосредоточена в США, где несколько компаний близки к демонстрации своих технологий.
Kairos Power строит реакторы с водяным охлаждением расплавленной солью, в частности с использованием фторсодержащего материала Flibe. Компания получила лицензию на строительство от Комиссии по ядерному регулированию США (NRC) на свой первый демонстрационный реактор в конце 2023 года и на второй объект в конце 2024 года. Строительство обоих объектов будет вестись в течение следующих нескольких лет, а завершение первого демонстрационного объекта запланировано на 2027 год.
TerraPower — еще одна американская компания, работающая над реакторами IV поколения; их реактор Natrium использует в качестве теплоносителя жидкий натрий. Компания использует несколько иной подход к строительству: разделив ядерную и неядерную части объекта, ей удалось начать работы на части площадки в Вайоминге в июне 2024 года. Компания все еще ожидает разрешения NRC на строительство ядерной части, которое, по ее прогнозам, будет получено к 2026 году, о чем сообщается в заметке Билла Гейтса.
Проект Министерства обороны США может стать первым реактором IV поколения в стадии строительства, который будет генерировать электроэнергию, хотя и в очень малом масштабе. Project Pele — это транспортный микрореактор, производимый BWXT Advanced Technologies. Сборка начнется в начале этого года, а доставка на конечный участок в Айдахо Национальная лаборатория ожидается в 2026 году.
Передовые реакторы, безусловно, не ограничиваются США. Даже в то время как Китай ускоренными темпами строит традиционные реакторы, страна также начинает заявлять о себе в целом ряде передовых технологий. Большая часть усилий сосредоточена на реакторах с газовым охлаждением при высоких температурах, говорит Лоренцо Вергари, доцент Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн. Эти реакторы используют газообразный гелий в качестве теплоносителя и достигают температур свыше 1500 °C, что намного выше, чем у других конструкций.
Первый коммерческий демонстрационный реактор Китая этого типа был запущен в конце 2023 года, и несколько более крупных реакторов с использованием этой технологии находятся на стадии планирования или строительства.
Выжимание мощности
Даже самым перспективным проектам передовых реакторов потребуются годы или даже десятилетия, чтобы обеспечить значительные объемы электроэнергии в сети. Поэтому на фоне растущего мирового спроса на электроэнергию вновь возрастает интерес к тому, чтобы получить максимум энергии от существующих АЭС.
Одной из тенденций, набравших обороты в странах с относительно старым парком АЭС, является продление срока действия лицензий. Хотя многие станции, построенные в XX веке, изначально лицензировались на 40 лет работы, нет причин, по которым многие из них не могли бы работать дольше при условии надлежащего технического обслуживания и замены некоторого оборудования.
Регуляторы в США предоставили 20-летние продления большей части парка, доведя ожидаемый срок службы многих до 60 лет. Некоторым реакторам срок действия лицензии был продлен даже дольше — до 80 лет. Такие страны, как Франция и Испания, также недавно продлили сроки эксплуатации действующих реакторов сверх первоначальных 40 лет. Вероятно, такие продления продолжатся, и в ближайшие годы в США могут быть перелицензированы еще несколько реакторов на срок до 80 лет.
Кроме того, существует интерес к повторному запуску остановленных объектов, особенно тех, которые были закрыты по экономическим причинам. Атомная электростанция Палисейдс в Мичигане стала целью таких усилий, и проект получил кредит в размере 1,52 млрд долларов США от Министерства энергетики США для покрытия расходов на ее возрождение. Holtec, владелец и оператор станции, планирует вернуть объект в строй в 2025 году.
Однако NRC сообщила о возможном повреждении некоторого оборудования станции, в частности парогенераторов. В зависимости от объема необходимых ремонтных работ, дополнительные расходы могут сделать повторный запуск нерентабельным, говорит Уайт.
В качестве еще одной цели рассматривается реактор на территории бывшей АЭС Три-Майл-Айленд. Владелец объекта заявляет, что реактор может возобновить работу к 2028 году, хотя споры о подключении станции к сети могут затянуться на год или около того. Наконец, владельцы энергетического центра Двейн Арнольд в Айове, по имеющимся данным, рассматривают возможность перезапуска АЭС, которая была остановлена в 2020 году.
Гигантский аппетит Big Tech
Одним из факторов, стимулирующих растущий спрос на атомную энергию, является поразительный рост ИИ, который требует дата-центров, нуждающихся в колоссальном количестве энергии. Прошлый год принес новый интерес со стороны технологических гигантов, рассматривающих атомную энергетику как потенциальное решение проблемы нехватки энергии для ИИ.
Microsoft сыграла значительную роль в планах по перезапуску реактора Три-Майл-Айленд — компания подписала соглашение в 2024 году на покупку электроэнергии с этого объекта в случае его перезапуска. И это только начало.
Google подписала соглашение с Kairos Power в октябре 2024 года, по которому стартап построит до 500 мегаватт электростанций к 2035 году, а Google будет закупать эту энергию. Amazon пошла дальше этих сделок, инвестировав непосредственно в X-energy — компанию, занимающуюся строительством малых модульных реакторов. Эти средства напрямую пойдут на разработку, лицензирование и строительство проекта в штате Вашингтон.
Финансирование от крупных технологических компаний может стать существенной помощью в поддержании работы существующих реакторов и запуске передовых проектов, однако большинство этих обязательств пока расплывчаты, отмечает Ловеринг из Good Energy Collective. К основным вехам, за которыми стоит следить, она относит крупные финансовые вложения, заключенные контракты и поданные заявки регуляторам.
«2024 год стал невероятным для атомной энергетики, возможно, самым захватывающим за многие десятилетия», — говорит Станфан Квист, инженер-ядерщик и генеральный директор Quantified Carbon, международной консалтинговой компании, специализирующейся на декарбонизации энергетики и промышленности. Развертывание мощностей в требуемых масштабах станет серьезной проблемой, но интерес растет. Как он выразился: «В мире много голодных до энергии».
