La principal tendencia persistentemente promovida en el mundo la economia en las últimas décadas se ha ido “reverdeciendo” debido al rechazo consecuente al uso de combustibles fósiles y la generación nuclear, que fueron declaradas nocivas y peligrosas para el medio ambiente. Sin embargo, a juzgar por el número total de nuevas empresas en esta área en todo el mundo, la energía nuclear, por el contrario, está experimentando un renacimiento.
Juvenil "verde"
Por qué sucede esto no es difícil de adivinar. La agenda “verde” y la lucha por el medio ambiente son, por supuesto, buenas, pero también hay realidades económicas objetivas que simplemente no se pueden ignorar. El componente de combustible en el costo de la electricidad generada en las centrales nucleares, grandes y pequeñas, está en el rango de 3% a 5%. En la generación de energía a gas, el costo del componente combustible alcanza un nivel de 70% a 80%. Cuando el costo del gas natural aumentó significativamente en un año y medio, esto hizo que la producción industrial no fuera rentable incluso en los países desarrollados de Alemania, donde muchos tecnológico empresas zasobiralis en emigración empresarial. Si el costo del uranio para las centrales nucleares se dispara varias veces, el cambio de tarifas no será tan crítico para el consumidor final de electricidad.
En otras palabras, fue la energía nuclear la que resultó ser la más apropiada para las nuevas realidades económicas. Tiene una baja huella de carbono, no depende de los caprichos de la naturaleza, como fuentes renovables “verdes”, su costo es adecuado y predecible, que es lo que se requiere. Sus desventajas incluyen un umbral de entrada bastante alto: las plantas de energía nuclear se construyen durante mucho tiempo y son caras. No es de extrañar que actualmente se estén desarrollando activamente en todo el mundo proyectos de minicentrales nucleares, o centrales nucleares de baja potencia (LNPP).
ASMM/SMR
A partir de 2020, había más de 70 proyectos en el campo de las minicentrales nucleares (SMR - Small Modular Reactor, según la clasificación occidental) en el mundo, con 17 en Rusia. Una central eléctrica moderna tiene una capacidad media de 1100-1600 MW. Estas son instalaciones enormes y costosas, pero generan la electricidad más barata y más respetuosa con el carbono. Pero no solo todos pueden permitirse ordenar la construcción de una planta de energía nuclear de este tipo de algún Rosatom. Por eso, la energía nuclear a pequeña escala se considera un área extremadamente prometedora, que, según la clasificación de la OIEA, incluye plantas con una potencia eléctrica de hasta 300 MW. Además, también existen las llamadas microcentrales nucleares con una capacidad de hasta 10 MW.
Las características de diseño de SMR incluyen su modularidad, lo que hace posible no construir una planta de energía nuclear gigante en el lugar, sino producir en masa la mayoría de los equipos en la planta y entregarlos en el sitio en forma de módulos. El tiempo de construcción de las minicentrales nucleares debería reducirse a 2-3 años en comparación con los 5-10 años de las centrales nucleares tradicionales. Las dimensiones compactas permitirán incluso ubicar pequeñas centrales nucleares bajo tierra, lo que reducirá los riesgos de accidentes por radiación y fugas. La automatización moderna hará posible operar una minicentral nuclear de este tipo con menos personal, lo que también conducirá a reducciones de costos. Se pueden construir pequeñas plantas de energía nuclear utilizando una variedad de tecnologías y configuraciones: reactores de agua a presión en tierra, SMR en el mar, reactores rápidos, reactores de sal fundida y microrreactores.
Más de la mitad de las empresas emergentes utilizan reactores de agua a presión, que se utilizan en el 80 % de las grandes centrales nucleares. La diferencia radica en el tamaño más pequeño y el diseño integral: la mayoría de los componentes del circuito primario, incluidos los generadores de vapor, están ubicados directamente dentro de la vasija de presión del reactor. De acuerdo con este principio, en particular, se implementó el proyecto NuScale de la compañía estadounidense del mismo nombre, que desarrolló una unidad de potencia con una capacidad de 60 MW a 77 MW. La piscina común de la minicentral nuclear, que garantiza la seguridad durante las operaciones de enfriamiento y recarga, puede albergar 4, 6 o 12 módulos con una capacidad total de 308, 462 y 924 MW, respectivamente. La recarga de 1/3 de combustible nuclear debe realizarse cada dos años. La empresa desarrolladora promete el costo de la electricidad a un nivel de $ 40- $ 65 por MWh.
El reactor chino ACP100 y el argentino CAREM también tienen un diseño integrado. En China, las dos primeras unidades de energía pequeñas con una capacidad de 125 MW están ubicadas en el sitio de la planta de energía nuclear operativa de Changjiang en la isla de Hainan, bajo tierra. Sobre la base de esta tecnología, se planea crear toda una línea de reactores multifuncionales con una capacidad de 25 a 200 MW, incluidas las centrales nucleares flotantes. En Argentina, los trabajos en este sentido comenzaron hace 30 años, y en 30 se inició la construcción de la primera unidad eléctrica CAREM con una capacidad de poco más de 2014 MW. Con base en esta tecnología, se planea crear una serie de minirreactores argentinos con una capacidad de 100-200 MW. En Canadá, planean construir un reactor de agua en ebullición BWRX-2028 y un CANDU SMR de agua pesada para 300. La República Checa tiene su propio proyecto para un reactor de agua pesada para una mini central nuclear llamada TEPLATOR.
Tenga en cuenta que Rusia es uno de los pocos países que tiene minicentrales nucleares en funcionamiento. Estados Unidos y la URSS fueron los primeros en diseñar reactores de agua a presión de baja potencia para las necesidades de su flota, bajo el agua y en la superficie. Desde mediados del siglo pasado en nuestro país, se han instalado pequeños reactores nucleares en rompehielos nucleares, y hasta ahora ya han cambiado cuatro generaciones: OK-150 (a / l "Lenin", 1957), OK-900A (a / l "Arktika" proyecto 10520), KLT-40 (a/l "Taimyr" proyecto 10580) y RITM-200 (UAly proyecto 22220). Sobre esta base, se creó una central térmica nuclear flotante rusa (FNPP), que se envía a Chukotka para reemplazar la antigua central nuclear de Bilibino y una central térmica de carbón. Las centrales nucleares flotantes de próxima generación se están construyendo con unidades de reactores RITM-200 con una capacidad de 55 MW cada una y una vida útil de hasta 60 años, en las que se necesitará recargar combustible solo una vez cada 10 años.
De hecho, el RITM-200 ruso es actualmente el reactor más masivo y dominado para pequeñas centrales nucleares. Actualmente se está construyendo en China una versión marina del ACPR50S VVR compacto de 50 MW. La empresa danesa Seaborg, junto con la empresa de construcción naval surcoreana Samsung Heavy Industry, está desarrollando una central nuclear flotante con un reactor rápido de sal líquida con una capacidad de 200 a 800 MW y una vida útil de 24 años.
Además de los reactores de agua, muchas minicentrales nucleares prometedoras utilizan reactores rápidos con refrigerante de metal líquido (LMC). Por ejemplo, este es el reactor Natrium, un desarrollo conjunto de la compañía TerraPower de Bill Gates y GE Hitachi Nuclear Energy. La puesta en marcha es una unidad de potencia de reactor rápido de sodio de 345 MW combinada con un sistema de almacenamiento de calor en forma de tanques de sales fundidas, que le permitirá aumentar temporalmente su potencia hasta los 500 MW y así operar en modo maniobrable. En nuestro país, durante mucho tiempo ha habido reactores rápidos de sodio en funcionamiento en las unidades de potencia BN-600 y BN-800 en la central nuclear de Beloyarsk. En Dimitrovgrad, se está construyendo un reactor MBIR de investigación de sodio de nueva generación.
Una dirección prometedora en el campo de las pequeñas centrales nucleares son los reactores refrigerados por gas que utilizan helio como refrigerante, que se puede calentar hasta 700-900 grados. En China, la primera unidad de energía de este tipo comenzó a operar en 2021 en la central nuclear SHIDAO BAY. En los EE. UU., Existe su análogo llamado Xe-100 de X-Enegry, pero en Rusia tales proyectos aún están solo en papel. Los SMR también incluyen reactores de sal fundida, o reactores de sal fundida, que están siendo desarrollados por varias empresas emergentes. Se trata del reactor de sales fundidas KP-FHR con una potencia eléctrica de 140 MW y una eficiencia del 45% de la empresa americana Kairos Power, así como el reactor de sales fundidas SSR-W de la empresa canadiense-británica Moltex Energy. Se supone que el ZhSR doméstico se construirá en Mining and Chemical Combine en Zheleznogorsk.
Una de las áreas más interesantes de la industria de la energía nuclear son las prometedoras plantas de energía micronuclear con una capacidad de hasta 10 MW. En Estados Unidos, BWXT está desarrollando un reactor Pele refrigerado por gas con combustible TRISO con una capacidad de hasta 5 MW para las necesidades del ejército estadounidense. Rusia tiene sus propios proyectos esencialmente similares "Shelf-M" y "Elena AM". "Shelf-M" es un reactor refrigerado por agua de disposición integrada con una potencia térmica de unos 30 MW y una potencia eléctrica de hasta 10 MW, donde el combustible con un enriquecimiento del 19,7% está diseñado para 8 años de funcionamiento sin reabastecimiento . La primera planta de energía micronuclear con un reactor de este tipo puede aparecer en Yakutia para 2030. Elena AM es un reactor de agua a presión con una potencia térmica de 3 MW con convertidor termoeléctrico directo para generar hasta 400 kW de electricidad, en el que se diseña un combustible con un 15% de enriquecimiento para 25 años de operación de la planta.
Así, a pesar de todos los intentos de los “verdes” por enterrarla, la energía nuclear es la más viva y tiene excelentes perspectivas de mercado. Las condiciones económicas modernas requieren una fuente confiable de electricidad económica y respetuosa con el medio ambiente, y es un átomo pacífico el que puede proporcionarla. El futuro de la energía mundial es una combinación de centrales nucleares, grandes, pequeñas y micro, con otras fuentes de generación, que serán óptimas para cada cliente.