Seaborg Technologies спешит
на рынок плавучих атомных станций

В МИРЕ / #1–2_2021
Текст: Татьяна ДАНИЛОВА / Фото: Seaborg.co

В декабре 2020 года Американское бюро судоходства (ABS) заявило о технической реализуемости проекта плавучей АЭС с компактными реакторами на расплаве солей, разработанными датским стартапом Seaborg Technologies. Это фактически разрешило судостроителям серийно производить плавучие атомные энергетические баржи, которые можно отбуксировать в пункт назначения и подключить к электросети. Партнерами датской компании станут южнокорейские судостроители и изготовители реакторов.

Датский стартап Seaborg Technologies не первый год на слуху. Когда в 2016 году в одном из правительственных документов появилось загадочное сообщение о том, что «датское правительство устранит любые барьеры на пути исследований технологий на основе тория», все повернулись и посмотрели в сторону Seaborg. Официально барьера для исследований никогда не существовало, а неофициально в 1985 году, после аварии на американской АЭС «Три-­Майл Айленд», правительство Дании решило, что на датской земле никогда не будет коммерческой ядерной энергетики. Это решение очевидным образом осложнило практические ядерные исследования в Дании, о чем свидетельствует закрытие трех экспериментальных реакторов на Рисё на рубеже веков.

В Дании по сей день не изменили мнение об атомной энергетике в ее текущей версии. Однако разрабатываемый Seaborg Technologies жидкосолевой реактор (ЖСР) на расплаве солей тория, вероятно, представляется датским политикам и их избирателям более безопасным, и к исследованиям атомного стартапа они отнеслись благосклонно. По-видимому, подействовало волшебное слово «торий».

На заре атомной энергетики торий рассматривали как основное топливо для реакции деления. Уран победил, так как у тория нет расщепляющихся изотопов. Это требует добавления расщепляющихся 233U или 235U и тем самым усложняет производство ториевого топлива. Вторая (не менее важная) причина победы урана состоит в том, что «побочный продукт» ядерного топливного цикла на его основе — оружейный плутоний.

Популярная пресса исписала километры строк о том, что ториевый топливный цикл решает проблему ядерных отходов, забывая о волшебных словах «только в принципе», меняющих смысл утверждения на противоположный. Однако если речь идет о реакторе на расплаве солей тория, в котором теплоноситель, он же топливо, нагревается примерно до 500 °C под давлением, близким к атмосферному, риск тяжелой аварии исключен ввиду низкой температуры расплава. С другой стороны, горячий расплав химически крайне агрессивен. Поэтому проект ториевого жидкосолевого реактора требует разработки особо прочного корпуса и «ловушки», куда в случае аварии системы охлаждения будет стекать радиоактивный расплав.

По-видимому, именно для подобного проекта собиралось устранить барьеры правительство Дании. Судя по всему, считает датское издание Berlingske, эта фраза всплыла в документе в результате эффективного лоббирования со стороны двух атомных стартапов: Copenhagen Atomics и Seaborg Technologies.

Странность в том, что Copenhagen Atomics и Seaborg Technologies — компании-­близнецы. Обе разрабатывают жидкосолевые реакторы, обе занимались солями тория. Проект Seaborg называется «Сжигатель отходов» (Wasteburner); проект Copenhagen Atomics… точно так же, но в чуть ином написании (Waste Burner). Почти одинаковые веб-сайты, почти одинаковые ранние концептуальные проекты; несколько лет назад на обоих сайтах был выложен один и тот же документ с техническими данными проекта (теперь он исчез). Вероятно, оба стартапа — осколки компании, распавшейся в результате некоего конфликта.

Различия начинаются с того, что аналитики называют Copenhagen Atomics в числе самых значимых и многообещающих игроков рынка жидкосолевых реакторов, таких как Moltex Energy, Terrestrial Energy, Lightbridge, Enesoon Holding, Kairos Power, Transatomic, MAN Energy Solutions, Shanghai TaiYang Technology Co. Ltd, Flibe Energy. Еще один любопытный момент: Copenhagen Atomics придерживается не концептуального, а пошагового, компонент за компонентом, подхода к разработке реактора. Компания активно разрабатывает и тестирует клапаны, насосы, теплообменники, измерительные системы, системы замера химического состава солей и их очистки, а также системы управления и программное обеспечение применительно к реактору на расплаве солей. Copenhagen Atomics также разработала единственный в мире герметичный насос для жидкой соли и разрабатывает такой насос с активным электромагнитным подшипником. Компания пользуется производственными мощностями копенгагенского подразделения Alfa Laval, а недавно получила финансирование от датского Фонда инноваций. Не исключено, что компании либо собираются сотрудничать, либо уже делают это.

Однако посмотрим, чтó предлагает Seaborg Technologies. Спроектированный компанией реактор называется Compact Molten Salt Reactor, CMSR. Предполагается, что он будет поддерживать устойчивое энергоснабжение сети страны, в которой львиная доля генерации принадлежит энергетике Солнца и ветра. Малая атомная станция будет поставлять электроэнергию в пасмурные, безветренные и морозные дни, когда от солнечных ферм и ветрогенераторов мало толку.

А дальше — сюрприз: ни в интервью руководителей Seaborg, ни на сайте компании, в 2015—2018 годах прожужжавшей инвесторские уши рассказами о преимуществах тория, нет ни слова… о тории! Ничего не говорится и о реакторе-­прототипе Cube‑100 (сокращение от Compact Used Fuel BurnEr). Зато там можно прочитать стандартно-­романтический рассказ о трех молодых физиках, обсуждавших в копенгагенском подвале экзистенциальные угрозы и решивших попытаться спасти мир. Имеются и модные заклинания об «устойчивой», «зеленой», «нетрадиционной» и, конечно, «низкоуглеродной» энергетике. Информационный минимализм, исповедуемый Seaborg Technologies, позволяет понять лишь то, что компания предполагает создать полномасштабный прототип своего детища в 2025 году, а два года спустя — приступить к строительству коммерческих реакторов. Судя по схематичному рисунку на сайте компании, реактор будет располагаться под землей или на барже.

Идет ли вообще речь о развитии проекта ММР на основе тория, о котором мы слышим по меньшей мере с 2015 года? Тогда, в 2015 году, Seaborg Technologies занималась проектом SWaB (Seaborg Waste Burner). Проект 50-мегаваттного реактора-­дожигателя тепловой мощностью до 250 МВт на тепловых и надтепловых нейтронах в качестве топлива предусматривал расплав солей из фторида 7Li с растворенными в нем торием и младшими актинидами отработавшего топлива. Торий служит катализатором. В реакторе-­дожигателе на основе процесса Fluorex происходит непрерывное химическое насыщение фтором, позволяющее непрерывно же удалять продукты деления из солевого расплава. Топливный расплав прокачивается через цилиндрическую графитовую активную зону и теплообменник. При этом из отработавшего топлива извлекается уран, который можно направить на другие нужды; плутоний и младшие актиниды дожигаются с торием. Вторичный охладитель — расплав FLiNaK, температура которого 700 °C.

SWaB в 2016—2017 годах трансформировался в проект Seaborg Cube‑100. Этот проект развивал идею реактора SWaB большей мощности: 100 МВт электрических, или 250 МВт тепловых. Тридцатипятитонный Cube‑100 размерами 2,4×2,4×6 метров предполагалось разместить в 20-футовом морском контейнере, который может перевозить обычный грузовик. По расчетам компании, такой реактор в массовом производстве должен был стоить от $ 50 млн до $ 70 млн.

Какое топливо будет использоваться в загадочном CMSR? Тайна! Документ 2015 года с техническими подробностями проекта убран с сайта. Из оставшейся информации ясно лишь то, что в топливной смеси присутствует фторид урана, а конструкция реактора «позволит использовать в будущих поколениях CMSR нетрадиционные виды топлива, включая отработавшее топливо существующих ядерных реакторов». К тому же продвигаемый Seaborg топливный солевой состав, поясняют разработчики, можно переработать, отделив уран и плутоний для повторного использования. На выходе — краткоживущие отходы, для хранения которых на ядерных кладбищах требуется всего 300 лет. Таинственное топливо, смешанное с жидкой солью — охладителем, не может расплавиться или взорваться. При контакте с воздухом оно просто остывает и твердеет.

Что еще известно о проекте Seaborg? Cоучредитель и (ранее) технический директор компании норвежец Эйрик Эйде Петтерсен в разговоре с MIT Technology Review нахваливал некий новаторский жидкосолевой состав, используемый в качестве замедлителя. (Другие источники указывают, что в этом качестве используется расплав гидроксида натрия NaOH.) Замедлитель предполагается закачать в трубы, переплетенные с трубопроводом, содержащим расплавленную топливную соль. Так авторы проекта рассчитывают обеспечить компактность конструкции. Замедлитель, по словам Э. Петтерсена, действует и как катализатор, повышая эффективность реакции деления и снижая стоимость производства энергии. Более того, это вещество не разрушается нейтронным облучением — проблема, затормозившая предыдущие попытки коммерциализации технологии. Безопасность реактора также обеспечивается небольшим давлением в топливном трубопроводе и сравнительно низкой температурой охладителя (около 500 °C).

В остальном Seaborg Technologies шесть лет отделывалась стандартными заявлениями о миссии компании — безопасном и низкозатратном производстве энергии — и о мечте обеспечить электричеством население, чей доступ к энергии затруднен. В отношении коммерческой стороны проекта ясности до последнего времени было не больше: публику лишь известили, что компания планирует разработать небольшие серийные плавучие атомные электростанции и продавать их в развивающихся странах тех регионов мира, где нет условий для возобновляемой энергетики, например, в Юго-­Восточной Азии. Электробаржи, на которых разместят на первых порах по два стомегаваттных реактора, будут производить электричество или даже модный водород, а если понадобится — то и высокотемпературный технологический пар. Важно, что CMSR будет устанавливаться на модульных баржах, чья конструкция позволяет создавать конфигурации с двумя, четырьмя, шестью или восемью CMSR мощностью до 800 МВт или даже 2000 МВт. Реакторы нужно будет перезагружать каждые 12 лет.
Активная зона: новый подход
В традиционных ядерных реакторах используются твердые тепловыделяющие элементы, требующие постоянного охлаждения (обычно водой под высоким давлением).

В компактном жидкосолевом реакторе (CMSR) топливо смешано с расплавом солей, выступающим также в роли теплоносителя. Благодаря этому топливо не может расплавиться или взорваться. В случае аварии реактор просто останавливается без посторонней помощи.

Преимущества такого подхода — не только повышение безопасности, но и значительное упрощение конструкции и снижение затрат.
Источник: Seaborg Technologies
Датские парламентарии, вероятно, уже в мае 2020 года располагали какими-то сведениями о проекте. Во всяком случае, именно тогда датский парламент принял предложение правительства об открытии финансирования для исследований передовых ядерных концепций. Инвесторов, реальных и потенциальных, по-видимому, тоже информируют лучше, чем обычную публику. По крайней мере, согласно утверждению Э. Петтерсена, в начале 2019 года Seaborg Technologies и некие «важные партнеры в Азии» подписали меморандум о взаимопонимании «относительно совместной разработки, лицензирования и производства компактного реактора на расплаве солей Seaborg Technologies», а также уточнили стратегию вывода на рынок и бизнес-план. Компания начала сотрудничество с регулирующими органами, верфями и ядерной отраслью этой страны.

Если речь по-прежнему идет о варианте реактора-­дожигателя на основе Cube‑100, чем продиктована такая таинственность? Чего опасаются в Seaborg — того, что проект «сглазят» или что их обойдут на повороте бывшие коллеги из Copenhagen Atomics? С другой стороны, немногословность датчан можно понять: они заплыли в воды, где резвятся киты отрасли (часто с существенной поддержкой правительств), а деньги считают миллиардами. Напомним, что разработкой малых реакторов сегодня занимается множество компаний. Канада собирается развернуть первый BWRX‑300 в 2028 году, а NuScale — к концу десятилетия запустить в штате Юта первый в США ММР мощностью 60 МВт.

Есть и другое возможное объяснение скрытности Seaborg. Узнав о том, что уникальная ПАТЭС «Академик Ломоносов» с двумя малыми реакторами электрической мощностью 70 МВт обошлась российским производителям всего в $ 336 млн, инвесторы и разработчики поняли: в мир плавучих АЭС скоро пожалуют большие деньги. Это означает, что на рынке станет теснее и конкуренция усилится. В самом деле, сумма менее $ 400 млн несравнима с $ 10 млрд, необходимыми для строительства «традиционной» атомной станции, а снизить затраты на ПАТЭС позволит даже мелкосерийное производство компонентов таких станций.

Однако рано или поздно всё тайное становится явным. В декабре 2020 года Американское бюро судоходства (ABS) опубликовало заявление о технической реализуемости плавучего компактного реактора Seaborg Technologies на расплаве солей. Это первая веха пятиэтапного процесса аттестации новых технологий, который применяется в ABS. Заявление авторитетного агентства — это фактическое разрешение судостроителям серийно производить плавучие атомные энергетические баржи, которые можно отбуксировать в пункт назначения и подключить к электросети.

Также стали известны партнеры датского стартапа в проекте плавучей атомной станции — это верфи и атомные компании Южной Кореи. По мнению соучредителя и гендиректора Seaborg Technologies, судовой вариант исполнения ММР значительно сокращает время строительства, проектные риски и стоимость. Что ж, если за реализацию «бумажного» проекта реактора берется одна из самых эффективных атомных индустрий мира с ее многолетним опытом, производственными мощностями и высочайшими стандартами безопасности, у проекта есть все шансы воплотиться в «железо».

В том же месяце Seaborg Technologies объявила, что получила от небольшой группы частных датских и европейских инвесторов финансирование в размере восьмизначной суммы в евро. Эти деньги компания потратит на найм 50 новых сотрудников и современную лабораторию. Далее Seaborg планирует перейти к следующему этапу рассмотрения проекта регулирующими органами и поддерживать «агрессивный график» коммерческой эксплуатации. Фактическую сумму финансирования Э. Петтерсен раскрывать не стал, но агентство Bloomberg сообщило, что речь идет о € 20 млн.

Ранее Seaborg неоднократно получала небольшие (€ 1−1,5 млн) гранты от правительства Дании и ряда европейских фондов.
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ #1–2_2021