Ядерные отходы могут обеспечить энергией Европу на десятилетия. Этот стартап планирует доказать это

      Европа уже более полувека использует уран для получения энергии. В ходе этого процесса на континенте накопились огромные запасы ядерных отходов. Могут потребоваться миллионы лет, чтобы этот радиоактивный материал стал безопасным, и никто на самом деле не знает, что с ним делать.

      У франко-голландского стартапа Thorizon есть идея: повторно использовать ядерные отходы для получения новой энергии. Компания разрабатывает небольшой модульный реактор на расплавленной соли (MSR), который работает на смеси отработавшего ядерного топлива и тория, радиоактивного металла с неиспользованным потенциалом. 

      Компания Thorizon планирует начать строительство своего первого реактора Thorizon One в течение пяти лет. Ожидается, что после завершения строительства станция будет вырабатывать 100 мегаватт электроэнергии — этого будет достаточно для обеспечения энергией около 100 000 домов или крупного центра обработки данных.

      “Мы не просто строим реактор нового типа — мы переосмысливаем то, как мы используем уже имеющееся у нас топливо”, - сказал TNW генеральный директор Thorizon Кики Леверс. “Европа располагает запасами ценного ядерного материала. При правильной технологии эти отходы превращаются в ресурс”. 

      Трехмерный снимок ядерного реактора Thorizon: Фото: Thorizon

      Когда радиоактивный уран используется в качестве топлива в ядерном реакторе, его атомы подвергаются делению, выделяя тепло. Это тепло затем используется для производства пара, который вращает турбину для выработки электроэнергии. Радиоактивные отходы, образующиеся в результате этого процесса, по-прежнему сохраняют около 90% первоначальной энергии урана.

      По оценкам Лауверса, запасы ядерных отходов в Европе могут обеспечивать энергией весь регион в течение 40 лет. Американские ученые полагают, что это может обеспечить их страну энергией примерно на 100 лет.

      Почему мы не используем ядерные отходы повторно?

      Такие страны, как США, Франция и Япония, давно осознали потенциал повторного использования отработавшего ядерного топлива. В 1960-х и 70—х годах было построено много так называемых быстрых реакторов - усовершенствованных конструкций, способных извлекать больше энергии из ядерного топлива и даже “создавать” новое топливо из отходов. Но в последующие десятилетия большинство из них были выведены из эксплуатации.

      На это были две основные причины: политическая и экономическая. Реакторы на быстрых нейтронах производят значительное количество плутония, который является строительным материалом для атомных бомб. В разгар холодной войны опасения по поводу распространения ядерного оружия побудили многие страны, особенно США, отказаться от усилий по утилизации ядерных отходов.

      В то же время мировые запасы урана оказались намного больше, чем ожидалось. Открытие месторождений в Австралии, Канаде и Африке привело к снижению цен, в результате чего добыча свежего урана стала дешевле, чем инвестиции в инфраструктуру по переработке. В совокупности эти факторы привели к тому, что переработка радиоактивных отходов была приостановлена.  

      В то время как Франция и Япония все еще перерабатывают часть своего отработанного топлива, большая часть ядерных отходов в мире сегодня попадает в массивные стальные цилиндры, называемые сухими контейнерами, что является временным решением очень, очень долгосрочной проблемы. Попытки похоронить его глубоко под землей на вечные времена — как в случае с финским хранилищем Онкало глубиной 500 метров - продвигаются, но остаются спорными и дорогостоящими.

      Между тем, расширение ядерной энергетики в Европе по-прежнему остается сложной проблемой, но ситуация может измениться. Столкнувшись с двойным кризисом, связанным с изменением климата и энергетической нестабильностью, страны, включая Великобританию и Францию, стремятся к расширению ядерных энергетических мощностей, особенно в области малых модульных реакторов (SMR). 

      Независимо от того, вернет ли ядерная энергетика свою популярность или нет, в Европе по-прежнему существует серьезная проблема ядерных отходов. Тот, который Thorizon надеется устранить.  

      Как будет работать установка Thorizon?

      Установка Thorizon MSR работает при высоких температурах, но низком давлении, что делает ее более безопасной и эффективной. Если что-то пойдет не так, соль затвердевает и содержит радиоактивный материал, что снижает риск утечек или взрывов. 

      MSRs были впервые разработаны в 1960-х годах в Национальной лаборатории Ок-Риджа в США и показали большие перспективы. Но они так и не стали коммерчески эффективными, в основном из-за того, что безопасное хранение агрессивных солей оказалось технически сложным и дорогостоящим делом.  

      Чтобы противостоять этому, в конструкции Thorizon используется система картриджей. Каждый массивный стальной цилиндр заполнен расплавленной солью и смесью отработавшего топлива традиционных реакторов и свежего тория — радиоактивного материала, которого гораздо больше, чем урана, и с которым безопаснее обращаться. Идея заключается в том, что эти цилиндры можно просто заменить, как только радиоактивная часть топлива будет в значительной степени израсходована.

      “Картриджный подход позволяет нам изолировать самые экстремальные условия внутри реактора”, - сказал Лауверс. “Он модульный, заменяемый и обеспечивает нам безопасный способ обращения с радиоактивными материалами”.

      В 2018 году Thorizon выделилась из нидерландского института ядерных исследований NRG. В настоящее время в ней работают около 50 инженеров, которые работают в Амстердаме и Лионе. Компания заявляет, что завершила концептуальное проектирование и ведет переговоры о регулировании с голландскими, французскими и бельгийскими властями. 

      В настоящее время разрабатываются три предварительных технико-экономических обоснования для потенциальных площадок запуска во Франции, Нидерландах и Бельгии. Отраслевые партнеры, в том числе голландский производственный гигант VDL, помогают создавать прототипы основных компонентов.  

      Смешивая отработанное урановое топливо с торием в реакторе с расплавленной солью, компания Thorizon стремится создать более чистый и устойчивый источник ядерной энергии. Это может превратить огромную проблему ядерных отходов в решение для будущего чистой энергетики в Европе. Но выгоды будут недешевыми.    

      Финансирование программы "Возрождение ядерных отходов" 

      На данный момент Thorizon привлекла 42,5 млн евро, включая финансирование от правительства Франции и голландских организаций, таких как Invest-NL и Фонд стартапов Брабанта. Однако это лишь малая часть тех 750 млн евро, которые, по словам компании, необходимы для начала строительства прототипа реактора. 

      Длительные сроки, строгие правила и высокие первоначальные затраты на ядерные стартапы, как правило, затрудняют их продажу. “Для воплощения технологии в жизнь решающее значение имеют государственно-частные партнерства”, - сказала Лауверс. “Часть денег, которые тратятся на захоронение ядерных отходов, можно было бы направить на их повторное использование”. 

      По ее словам, решающее значение будет иметь государственная поддержка, а также венчурный капитал. Однако генеральный директор сказал, что базирование в Европе может поставить компанию в невыгодное положение с точки зрения финансирования. 

      “В США относительно небольшие команды смогли гораздо быстрее масштабироваться, получать больше частного финансирования и получать лицензии”, - сказала она. “Здесь, в Европе, это может занять больше времени”. 

      TerraPower и X-Power - два примера. Каждый стартап SMR привлек более 1 миллиарда долларов для коммерциализации своей технологии. В Европе, напротив, ни одна технологическая компания не привлекла и доли этого финансирования.

      Однако, если Thorizon удастся преодолеть все препятствия, это может поразить сразу трех зайцев: утилизацию ядерных отходов, снижение зависимости Европы от ископаемого топлива и стабильное энергоснабжение домов и промышленных предприятий.