NuScale (SMR) Spotlight: Standardiserede serielbyggede atomreaktorer

Fra store til små modulære reaktorer

Store atomkraftværker er ofte kapitalkrævende projekter med en effekt i gigawattklassen og anlægstider på mange år. Nogle projekter kræver investeringer på tocifrede milliardbeløb. Det giver blandt andet disse udfordringer:

• Den lange tid mellem investering og første elproduktion kan gøre finansiering vanskelig, både offentligt og privat.
• Meget store enheder kan være vanskelige at integrere i små eller isolerede elnet.
• Alvorlige ulykker kan få omfattende følger. Risiko og konsekvenser afhænger af reaktordesign, sikkerhedssystemer og forholdene på stedet.
• Projektspecifikke ændringer og begrænset serieproduktion kan øge omkostningerne. Store reaktorer kan dog også bygge på standardiserede designs.

Omkostninger, gennemførelsesrisiko og sikkerhed er derfor centrale spørgsmål ved nye atomkraftprojekter.

Nogle udfordringer søges løst med 4^. generations reaktorkoncepter med nye sikkerheds- og brændselsegenskaber. En anden tilgang er små modulære reaktorer, SMR’er. De anvender også kernespaltning, men lægger vægt på mindre enheder og modulær fremstilling; de løser ikke automatisk alle problemer.

Kilde: IAEA

Interessen for atomkraft er vokset, blandt andet på grund af energikrævende AI-datacentre og behovet for stabil elforsyning med lave udledninger. Variabel vind- og solproduktion kan suppleres af netforbindelser, fleksibelt forbrug, lagring og regulerbar produktion. Batterier er ikke den eneste mulige løsning.

Hvorfor bruge SMR’er

Grundidéen med SMR’er er at erstatte nogle store enkeltprojekter med mere standardiserede moduler, som i højere grad fremstilles på fabrik:

• En standardiseret skabelon tillader genbrug af det samme design utallige gange, hvilket spreder R&D-omkostningerne.
  • Dette betyder også udskiftelighed af reservedele og lavere træningsomkostninger over tid.
• Fremstillet og samlet i serie, i en dedikeret fabrik, hvilket muliggør opbygning af erfaring og stordriftsfordele.
• Transporteret til de steder, hvor de er nødvendige, fra fabrikken.

Gentagen produktion kan i princippet give læring og stordriftsfordele. Originalens omtrent tre års byggetid for SMR’er mod 5–10 år for store værker er en målsætning eller sammenligning, ikke en dokumenteret universel leveringstid. Nogle store projekter har haft endnu længere forløb, herunder Vogtle-projektet i Georgia. Det er vigtigt at skelne mellem planlægning, myndighedsbehandling og selve byggeperioden.

En mindre reaktor har lavere effekt pr. enhed og ofte mindre samlet radioaktivt inventar. Men størrelsen alene afgør ikke sikkerheden. Tjernobyl-ulykkens design og forløb kan ikke bruges som en generel model for alle moderne reaktorer.

Kombinationer med 4^. generations teknologier kan give andre egenskaber, men SMR er en størrelses- og produktionskategori, ikke automatisk en fjerdegenerationsreaktor. Påstanden om flere størrelsesordener højere sikkerhed kræver en konkret, sammenlignelig risikoanalyse.

Et anlæg kan bestå af flere moduler, så kapaciteten tilpasses projektet. Hvert anlæg kræver stadig projektering og relevante godkendelser.

Mindre enheder kan også undersøges til industri og andre lokale energibehov. Om de er den bedste løsning, afhænger af økonomi, energibehov, sikkerhed og alternativer.

“Med SMR’er har vi åbnet et helt spektrum af kunder.”

Rolls-Royces administrerende direktør

Nogle SMR-projekter kan placeres ved nedlagte kulkraftværker og genbruge dele af netinfrastrukturen. Det kræver stedsspecifikke undersøgelser og tilladelser. NuScales arbejde med designgodkendelse og beredskabsplanlægning er ikke en generel tilladelse til at bygge på ethvert tidligere kraftværksareal.

Kilde: NuScale

NuScale

NuScales konkurrencemæssige position

NuScale var i 2024 en af de fremtrædende vestlige udviklere af små modulære reaktorer. Teknologierne er forskellige, så en entydig rangordning efter lande eller virksomheder er vanskelig.

I 2024 havde NRC certificeret NuScales oprindelige design med 50 MWe pr. modul. Det opgraderede design med 77 MWe pr. modul var stadig under behandling. Certificering af et design er ikke det samme som byggetilladelse eller driftstilladelse til et konkret værk.

Virksomheden blev grundlagt i 2007 og har investeret betydeligt i udvikling og myndighedsarbejde. Originalens samlede beløb på 2 mia. dollar er en tidsbestemt virksomhedsoplysning, ikke værdien af færdige kommercielle værker.

I 2024 var leverandører begyndt at fremstille langtidsemner og store smedegodsdele til moduler. Det betyder ikke, at seks komplette reaktorer allerede var bygget eller i drift. Levering omkring 2030 var en plan, afhængig af projekter, finansiering og godkendelser.

Et modulært, men kendt design

NuScales VOYGR-anlæg er tænkt som fabriksfremstillede reaktormoduler, der transporteres til anlægsstedet med egnede transportmidler. Det opgraderede modul er projekteret til 77 MWe, altså megawatt elektrisk effekt. Tolv sådanne moduler giver nominelt 924 MWe; den relevante konfiguration skal godkendes særskilt.

Kilde: NuScale

Den projekterede levetid er mindst omkring 60 år, men dette er et designmål og ikke dokumenteret driftserfaring med kommercielle NuScale-værker.

Teknologien er en letvandsreaktor, der bygger på velkendte principper. SMR-designet indeholder stadig nye løsninger, som kræver afprøvning og myndighedsvurdering. Thorium er et brændselsrelateret koncept, mens tryk er en driftsegenskab; de er ikke direkte sammenlignelige reaktorkategorier.

Designet kan udnytte eksisterende leverandørkompetencer inden for blandt andet brændsel, sensorer, løfteudstyr og kontrolsystemer.

Kilde: NuScale

NuScale fremhæver passive sikkerhedsfunktioner, der under specificerede hændelser kan køle reaktoren uden visse aktive systemer eller operatørindgreb. Udtrykket “walk-away safe” betyder ikke, at værket kan efterlades uden vedligeholdelse, tilsyn eller beredskab.

Virksomhedens udtryk “ubegrænset coping-periode” gælder de analyserede sikkerhedsforudsætninger og passiv varmefjernelse. Det er ikke en garanti mod enhver tænkelig skade. Sammenligninger med andre letvandsreaktorer kræver samme hændelsesforløb og kriterier.

NuScale beskriver også muligheder for ø-drift og genstart uden et fungerende eksternt net. Funktionerne afhænger af anlæggets samlede udformning og godkendelse.

Kilde: NuScale

Anvendelser

Elnet

En hovedanvendelse er strøm til elnettet. Elektrificering af transport og opvarmning kan øge behovet for el med lave udledninger.

Et tidligere kulkraftværks tilslutning kan muligvis genbruges, men behovet for ekstra netinvesteringer skal vurderes konkret.

AI

Originalen citerer en prognose, hvor datacentres andel af elforbruget stiger fra 3–4% i 2023 til 11–12% i 2030. Det geografiske område og metoden skal fremgå, før tallene kan sammenlignes. Den nævnte sammenligning med en tredjedel af amerikanske hjem bruger desuden en anden målestok og er ikke en direkte ækvivalens uden beregningsgrundlag.

Datacentre kræver høj forsyningssikkerhed. Løsningen kan omfatte flere energikilder, lagring, net og reservekapacitet. Variable vedvarende kilder behøver ikke stå alene.

Flere teknologivirksomheder har derfor undersøgt aftaler om atomkraft, blandt andet Microsofts aftale om køb af strøm fra en planlagt genåbning af en reaktor ved Three Mile Island (MSFT ). Aftalen forudsatte en genstart og myndighedsgodkendelser; den betød ikke, at reaktoren allerede var genåbnet i 2024.

Industrielle anvendelser

Industrielle processer bruger både elektricitet og varme ved forskellige temperaturer, eksempelvis i papir-, ammoniak-, stål- og plastproduktion. Atomkraft kan også levere energi til afsaltning. Originalens 77 millioner amerikanske gallon, cirka 290 millioner liter vand pr. dag, er et beregnet anvendelsesscenarie for et 77 MWe-modul, ikke en demonstreret produktion i et eksisterende NuScale-anlæg.

Kilde: NuScale

Mange højtemperaturprocesser anvender i dag fossile brændsler, især naturgas.

Atomkraft kan levere varme og el, men NuScales letvandsreaktor producerer ikke direkte superkritisk damp ved de højeste industriproces-temperaturer. Højere temperaturer kan kræve supplerende udstyr og energi.

Store værker kan være vanskelige at integrere med enkelte industrivirksomheder. Krav til placering, tilladelser og varmeforsyning spiller også en rolle.

Mindre moduler kan give mere fleksibilitet, men myndighedskrav og økonomi forsvinder ikke. NuScale har præsenteret et procesvarmekoncept med cirka 500.000 pund damp pr. time ved 1.500 psia og 500°C. Det skal forstås som en integreret systemløsning, ikke temperaturen på reaktorkernens direkte damp eller dokumenteret kommerciel drift.

Hydrogen

Hidrogen kan fremstilles med elektricitet og eventuelt procesvarme. Økonomien afhænger blandt andet af energipris og udnyttelsesgrad; vedvarende strøm kan kombineres med forskellige drifts- og lagringsstrategier.

NuScale har beskrevet et scenarie med 50 ton hidrogen om dagen, sammenlignet med et beregnet forbrug for 38.000 brændselscellebiler. Det er en projektion med bestemte antagelser, ikke faktisk produktion.

NuScales forretningsmodel

NuScale har indgået et partnerskab med investeringsplatformen ENTRA-1 og kapitalforvalteren Habboush Group om udvikling, finansiering og drift af energiprojekter.

Modellen kan tilbyde forskellige aftaler: Kunden kan købe energien, stå for driften eller eje og drive anlægget. De konkrete vilkår afhænger af projektet.

Et elselskab med atomkraftkompetencer kan eksempelvis ønske ejerskab og drift, mens en industrikunde kan foretrække en langsigtet aftale om køb af el eller procesvarme.

Løbende projekter

I 2024 omtalte NuScale flere samarbejder, undersøgelser og mulige projekter. Disse er ikke alle bindende reaktorordrer. Tekniske, finansielle og regulatoriske spørgsmål var fortsat åbne. Det tidligere amerikanske UAMPS-projekt var allerede blevet afsluttet i november 2023. Eksempler på de omtalte muligheder var:

Nordamerika

• Standard Power i Ohio og Pennsylvania: et annonceret udviklingssamarbejde om op mod to gigawatt. Det var ikke et færdigbygget anlæg.
• Prodigy Marine Power Station: et koncept for flydende eller marine anlæg med 1–12 moduler, blandt andet undersøgt til hidrogen og ammoniak. Originalens formulering om allerede implementerede reaktorer i Quebec var misvisende.

Europa

• RoPower Nuclear: det rumænske projekt med Nuclearelectrica om et planlagt anlæg med seks moduler og nominelt 462 MWe. Det var ikke i kommerciel drift i 2024.
• KGHM Polska Miedź i Polen: et omtalt samarbejde om SMR’er og erstatning af kulkraft. Årstallet 2029 i originalen var en forventning, ikke en sikker idriftsættelsesdato.
• Getka & UNIMOT i Polen: et samarbejde om mulige projekter, blandt andet på tidligere kulkraftværksarealer.
• Energoatom i Ukraine: et samarbejde om mulige fremtidige projekter. Tidspunkt og gennemførelse var usikre, blandt andet på grund af krigen.

Asien

• Indonesia Power: undersøgelser af et foreslået anlæg på 462 MWe i samarbejde med Fluor og japanske JGC.
• GS Energy i Sydkorea: et omtalt muligt projekt for seks moduler til et hidrogenindustrielt område ved Uljin. Tidslinjen 2028–2030 og formuleringen “ordre” i originalen bør ikke læses som dokumentation for en ubetinget, finansieret leveringskontrakt.

NuScales økonomi

NuScale havde omsætning fra udviklings- og ingeniørydelser, blandt andet knyttet til Rumænien. Det er ikke det samme som omsætning fra færdige reaktorer i drift.

Virksomheden havde betydelige tab. I første kvartal 2024 var nettotabet eksempelvis 48,1 mio. dollar. Tab varierer fra kvartal til kvartal og er ikke altid lig med kontantforbrug. Den videre udvikling og kommercialisering kræver finansiering.

En højere aktiekurs kan gøre kapitalrejsning lettere, men nye aktier kan stadig udvande eksisterende ejerandele. Kursstigninger kan ikke forudsættes at fortsætte.

Originalen angiver 252,2 millioner aktier samt 31,4 millioner optioner og warrants i december 2024. Tallene bør læses med den pågældende præsentations definitioner af aktieklasser og potentiel udvanding; optioner og warrants er ikke allerede udstedte ordinære aktier.

Kilde: NuScale

Konklusion

Tidlig teknisk og regulatorisk erfaring kan være en fordel i atomkraftbranchen. Den sikrer dog ikke markedsdominans eller et godt investeringsafkast.

NuScale var en fremtrædende SMR-udvikler i 2024. Kategorien omfatter også andre reaktorteknologier; thorium, smeltet salt, hurtige reaktorer og flydende anlæg beskriver forskellige brændsels-, køle- eller placeringsvalg. Nye koncepter kan have både fordele og udviklingsudfordringer.

NuScale valgte letvandsteknologi i en mindre, modulær udformning. Det kan udnytte eksisterende erfaring, men ændringen i størrelse og sikkerhedssystemer er ikke blot en enkel skalering af et færdigt stort værk.

Efterspørgslen efter energi til elektrificering og datacentre kan skabe muligheder for nye produktionsanlæg. Det medfører ikke automatisk et aktieboom eller garanti for NuScales succes.

Atomkraft er kapitalintensiv, og projekter har lange udviklingsforløb. Investorer bør vurdere finansiering, aftalers bindende karakter, myndighedskrav, konkurrence og risiko for forsinkelser og tab.