Атомные реакторы Пентагона
Двуликий атомный «Янус» для вооруженных сил США
«Командование сухопутных войск США выбрало пять компаний, которые суммарно получат до $2,2 млрд на строительство и эксплуатацию малых модульных ядерных реакторов на военных объектах». В этой новости, которая базируется на заявлении ведомства, всё выглядит так, будто американцы решили поставить пять одинаковых малых модульных реакторов (ММР), а на самом деле это довольно интересный конкурс пяти совершенно разных реакторных технологий. И, судя по формулировкам Пентагона, пока это ещё не «заказали 20 реакторов», а пять команд пяти компаний получили деньги на доведение своих конструкций до реального развертывания в рамках программы Janus («Янус» — в честь двуликого бога).
Кому $2,2 млрд
Обратите внимание, что эти $2,2 млрд выделены на пять лет (с 2027 по 2031 год), с выплатами по достижении технических вех. Реакторы будут принадлежать и эксплуатироваться подрядчиками.
Первая компания, участвующая в конкурсе, — Antares Nuclear (база Fоrt Bragg, Северная Каролина), реактор R1 электрической мощностью от 199 кВт до 1 МВт. Вторая компания — BWXT (база Fort Camрbell, Кентукки), реактор BANR электрической мощностью порядка 20 МВт. Третья — General Atomics (база Fort Hood, Техас), реактор GA-TES электрической мощностью от 5 до 20 МВт. Четвертая — Radiant Industries (база Fort Benning, Джорджия), реактор Kaleidos электрической мощностью порядка 1 МВт. И, наконец, пятая — всем известная Westinghouse (база Fort Drum, штат Нью-Йорк), реактор не назван, но, вероятнее всего, речь идет о eVinci электрической мощностью до 5 МВт.
Antares R1 — это даже не малый, а микроскопический реактор. Его первоначальная конфигурация — порядка 200–300 кВт, с пассивным охлаждением натриевыми капиллярными теплоотводами. В данном изделии используется TRISO-топливо с обогащением по урану-235 в 19,75%. TRISO расшифровывается как TRI-structural (трёхслойный) + ISO-tropic (изотропный, т. е. прочный во всех направлениях). В центре — урановое ядро диаметром 0,5 мм, окруженное тремя слоями пироуглерода и карбида кремния, общий диаметр такого шарика — 1 мм. Эти слои работают как сверхпрочная гермооболочка. Она удерживает все радиоактивные продукты распада внутри даже при температурах до 1600°C и выше.
Такое топливо не расплавляется в аварийных ситуациях (пассивная безопасность), поэтому его используют в современных реакторах нового поколения (высокотемпературных газоохлаждаемых).
В рамках проекта Janus речь идёт о масштабируемой конфигурации примерно 100 кВт — 1 МВт. Antares собирается ставить такие реакторы группами по три.
Реактор — на базу
Kaleidos от Radiant — тоже TRISO, высокотемпературный газоохлаждаемый реактор, но уже 1 МВт электрической мощности. Один контейнер, без потребности в охлаждающей воде. До пяти лет без перегрузки. И вот здесь уже есть вполне конкретный контракт: из заявленных $2,2 млрд — до $750 млн на пятнадцать Kaleidos, то есть это почти три четверти миллиарда долларов за 15 мегаватт установленной электрической мощности. Но никаких авансов, оплата только после ввода каждого блока.
Реактор BANR от компании BWXT — снова TRISO-топливо, снова обогащение 19,75% по урану-235, но это уже классический газоохлаждаемый гелиевый реактор. Он с его 75 МВт уже куда больше похож на реальную АЭС малой мощности: при КПД хотя бы в 33% на клеммах будет получено 20–25 МВт. А 20 МВт уже достаточно для крупной военной базы в удаленном регионе.
У BWXT есть существенное преимущество перед конкурентами по Janus: в 2022 г. компания стала победителем тендера, проводившегося Пентагоном по проекту Pele. Pele — не аббревиатура и не фамилия великого футболиста, это имя гавайской богини огня и вулканов. Project Pele — американская программа создания транспортируемого военного микрореактора. Это фактически первый американский военный микрореактор, который дошёл до стадии изготовления реального изделия.
Задача Пентагона была довольно конкретная: реактор, который можно доставить на военную базу обычным транспортом, развернуть и получать электричество без постоянного подвоза дизельного топлива. Параметры Pele: мощность — 20 МВт тепловых, 1,5 МВт электрических, топливо аналог топливу BANR, охлаждение — гелиевое, расчётная кампания — несколько лет без перегрузки топлива. Реактор разбирается на несколько транспортируемых модулей — атомная станция в контейнерах.
Создание реактора Pele начато, так что у BWXT имеется отличная база и хорошие шансы быстрее всех завершить разработку проекта для программы Janus.
О реакторе GA-TES от General Atomics информации совсем мало. Заявлено металлическое топливо — сплав урана с гидридом циркония. Обогащение урана — «выше 5%». В качестве теплоносителя — некий жидкий металл, какой конкретно — не названо. Из интересного, с инженерной точки зрения, — General Atomics заявляет, что этому реактору не потребуются насосы для прокачки теплоносителя, так как будет обеспечена естественная циркуляция этого неназванного теплоносителя.
Реактор eVinci от Westinghouse — тот самый, о достижении которым критического состояния было сообщено в конце минувшей недели. Топливо — TRISO с обогащением по урану-235 в 19,75%, теплоноситель — жидкий натрий, капиллярные теплоотводы, далее — теплообменник, использующий открытый цикл Брайтона с атмосферным воздухом под давлением. Самый «гражданский» участник программы.
Гражданско-армейский «Янус»
Первый корректный вывод. Армия США запустила программу доведения пяти различных микрореакторных технологий до практического применения, рассчитывая в перспективе развернуть более 20 установок на объектах минобороны. Первое работающее изделие хотят получить к сентябрю 2028 года.
Но 20 реакторов — это цель программы, а не подписанный заказ.
Регулятором этих установок будет не государственный регулятор атомной отрасли США Nuclear Regulatory Commission (NRC), а сама армия. Хотя Пентагон обещает максимально приблизить свои требования к коммерческим. Это позволяет сильно ускорить процесс, но одновременно создаёт довольно необычную ситуацию: военные фактически становятся и заказчиком, и регулятором собственной атомной генерации.
Такая возможность у Пентагона появилась после изменения в 1974 году Закона об атомной энергии США 1954 года. Если коротко: NRC регулирует гражданскую атомную энергетику, но регулирование разработки и производства оборонных ядерных объектов в компетенцию этой организации не вошло.
У военного ведомства США существует собственный ядерный регулятор — ранее Army Reactor Office, ныне Army Reactor Regulatory Office (ARRO). Он ведёт историю ещё с эпохи первых армейских реакторов 1950-х годов, на его плечи ляжет обязанность регулировать и контролировать реализацию программы Janus.
А вот суммарная установленная мощность реакторов, которую получит армия США, пока вообще неизвестна. Это хороший показатель того, что мы имеем дело с демонстрационной/технологической программой, а не с нормальным планом строительства АЭС.
Об авторе
