Μικροί αρθρωτοί αντιδραστήρες (SMR): επισκόπηση των σχεδίων πυρηνικής ενέργειας του 2023

Πυρηνικά Όνειρα και Φόβοι

Η πυρηνική ενέργεια προκαλεί έντονες συζητήσεις. Το άρθρο εξετάζει τα σχέδια μικρών αρθρωτών αντιδραστήρων από την οπτική του τέλους του 2023· οι τότε εκτιμήσεις και προθεσμίες ανάπτυξης δεν αποτελούν σημερινές εγγυήσεις.

Πρώτον, για λογικούς λόγους, λόγω του ζητήματος ασφαλείας, με την καταστροφή του Τσερνόμπιλ ή της Φουκουσίμα να αποτελεί υπενθύμιση του τι μπορεί να συμβεί όταν αποτύχει.

Δεύτερον, υπάρχουν ανησυχίες για τη σύνδεση ορισμένων πυρηνικών τεχνολογιών με τα όπλα και φόβοι για τη ραδιενέργεια. Η διάδοση πυρηνικών όπλων είναι πραγματικό ζήτημα, ενώ η εκτίμηση του κινδύνου ακτινοβολίας απαιτεί προσοχή στη δόση και στην έκθεση.

Έχει επίσης θεωρηθεί ανταγωνιστής των «αληθινών» ανανεώσιμων πηγών ενέργειας όπως ο άνεμος και η ηλιακή, και ως φτωχή εναλλακτική προς αυτές.

Ωστόσο, τα πυρηνικά καύσιμα έχουν πολύ υψηλή ενεργειακή πυκνότητα. Σύμφωνα με το αμερικανικό Υπουργείο Ενέργειας, ένα μικρό δισκίο καυσίμου ουρανίου μπορεί να αποδώσει ενέργεια αντίστοιχη με περίπου έναν τόνο άνθρακα, εκατοντάδες λίτρα πετρελαίου ή 17.000 κυβικά πόδια φυσικού αερίου.

Πηγή: Energy.gov

Η πυρηνική ενέργεια έχει χαμηλές εκπομπές άνθρακα στον κύκλο ζωής της και μπορεί να παρέχει σταθερή παραγωγή ανεξάρτητα από την ώρα ή τον άνεμο. Η μεταβλητή αιολική και ηλιακή παραγωγή μπορούν να υποστηριχθούν από αποθήκευση, διασυνδέσεις, διαχείριση ζήτησης και ευέλικτες μονάδες. Δεν είναι όλες οι ανανεώσιμες πηγές μεταβλητές ούτε οι μπαταρίες η μόνη λύση.

Η Νέα Πυρηνική

Μια νέα γενιά μηχανικών και υποστηρικτών της πυρηνικής ενέργειας επανεξετάζει την πορεία του κλάδου. Δύο βασικά πεδία συζήτησης είναι το μέγεθος των εγκαταστάσεων και η επιλογή καυσίμου.

Το Μικρό Είναι Όμορφο;

Οι μεγάλοι πυρηνικοί σταθμοί μπορεί να έχουν ισχύ αρκετών γιγαβάτ, να απαιτούν επενδύσεις δεκάδων δισεκατομμυρίων και πολυετή κατασκευή. Αυτό δημιουργεί προβλήματα όπως:

• Δυσκολία στην εξεύρεση χρημάτων εκτός κυβερνητικής χρηματοδότησης, λόγω του τεράστιου χρονικού διαστήματος μεταξύ της έναρξης του έργου και της ημερομηνίας πρώτης παραγωγής ενέργειας.
• Δεν ταιριάζει καλά με μικρές χώρες ή απομακρυσμένες περιοχές, και απαιτεί σε κάποιο βαθμό ολόκληρο το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας να προσαρμοστεί στο πυρηνικό εργοστάσιο.
• Τα σοβαρά ατυχήματα μπορεί να έχουν επιπτώσεις πέρα από τα όρια της εγκατάστασης, ανάλογα με τον σχεδιασμό, το συμβάν και τα μέτρα προστασίας.
• Οι προσαρμογές κάθε έργου και οι διαφορετικές τοπικές απαιτήσεις μπορούν να περιορίσουν τα οφέλη της τυποποίησης, παρότι υπάρχουν και τυποποιημένα μεγάλα σχέδια αντιδραστήρων.

Καθυστερήσεις και υπερβάσεις κόστους σε ορισμένα μεγάλα έργα δυσκόλεψαν τις νέες επενδύσεις. Στη Γερμανία, η παύση των τελευταίων αντιδραστήρων ηλεκτροπαραγωγής το 2023 ήταν πολιτική απόφαση σταδιακής εξόδου· δεν ισοδυναμούσε με εξαφάνιση κάθε πυρηνικής δραστηριότητας ή τεχνογνωσίας.

Η μεγαλύτερη ισχύς συνεπάγεται περισσότερη θερμότητα που πρέπει να απομακρύνεται. Η ασφάλεια όμως εξαρτάται από τον συνολικό σχεδιασμό και τα συστήματα ψύξης, όχι μόνο από το μέγεθος.

Οι μικροί αρθρωτοί αντιδραστήρες (SMR) αποσκοπούν σε μεγαλύτερη εργοστασιακή κατασκευή και μεταφορά έτοιμων εξαρτημάτων στον χώρο εγκατάστασης. Ο ΔΟΑΕ χρησιμοποιεί συνήθως όριο έως 300 MWe ανά μονάδα. Ένας σταθμός μπορεί να περιλαμβάνει μία ή περισσότερες μονάδες· δεν απαιτούνται πάντοτε τέσσερις έως είκοσι ούτε μεταφέρεται κάθε σχέδιο ολόκληρο με φορτηγό.

Υπάρχει ακόμη μια τάση ανάπτυξης μικροαντιδραστήρων για εξειδικευμένες εφαρμογές όπως βιομηχανική θέρμανση, στρατιωτικές βάσεις, απομακρυσμένες κοινότητες ή ακόμη βάσεις στη Σελήνη.

Πηγή: IAEA

Τα Λάθος Σχέδια & Καύσιμα;

Σχέδια

Σημαντικό πεδίο έρευνας είναι η παθητική ασφάλεια: η απομάκρυνση θερμότητας με φυσική κυκλοφορία, βαρύτητα και άλλους φυσικούς μηχανισμούς μπορεί να μειώσει την εξάρτηση από αντλίες και εξωτερική ηλεκτροδότηση. Η Φουκουσίμα ανέδειξε τις συνέπειες απώλειας ηλεκτροδότησης και ψύξης. Ωστόσο, και υδρόψυκτα σχέδια μπορούν να διαθέτουν παθητικά συστήματα· η χρήση νερού από μόνη της δεν καθορίζει την ασφάλεια.

Επιλογή Καυσίμου

Η επιλογή καυσίμου αποτελεί άλλο πεδίο συζήτησης. Το ουράνιο επικράτησε για τεχνικούς, ιστορικούς και οικονομικούς λόγους. Σε αντιδραστήρες, μέρος του ουρανίου-238 μπορεί να μετατραπεί σε πλουτώνιο, γεγονός που συνδέει ορισμένους κύκλους καυσίμου με ζητήματα μη διάδοσης. Η πολιτική ηλεκτροπαραγωγή δεν έχει όμως ως αναγκαίο σκοπό την παραγωγή όπλων.

Κατά την περίοδο 1950–1980, δηλαδή στη διάρκεια του Ψυχρού Πολέμου, ορισμένα κράτη συνέδεαν τα πυρηνικά τους προγράμματα με στρατιωτικές ανάγκες. Σήμερα, η αποτροπή διάδοσης, η φύλαξη υλικών και η προστασία από τρομοκρατικές απειλές παραμένουν σημαντικές απαιτήσεις.

Το θόριο διερευνάται ως εναλλακτικό γόνιμο υλικό, αλλά το φυσικό θόριο δεν είναι σχάσιμο καύσιμο από μόνο του: πρέπει να μετατραπεί σε ουράνιο-233 και χρειάζεται αρχική πηγή σχάσιμου υλικού. Δεν είναι αυτόματα ασφαλέστερο από το ουράνιο· η ασφάλεια εξαρτάται από τον αντιδραστήρα και τον κύκλο καυσίμου.

Ένα εμπόδιο στην καινοτομία

Στις αρχές της δεκαετίας του 2020, πολλοί υποστηρικτές της τεχνολογίας θεωρούσαν τους SMR σημαντική μελλοντική κατεύθυνση του κλάδου.

“Με τα SMRs, ανοίξαμε ένα ολόκληρο φάσμα πελατών.”

Διευθύνων Σύμβουλος Rolls Royce

Η ακύρωση του Carbon Free Power Project των NuScale και UAMPS τον Νοέμβριο του 2023, λόγω ανεπαρκούς συμμετοχής πελατών για να συνεχιστεί το έργο, αναζωπύρωσε τη συζήτηση για το κόστος των SMR. Παράλληλα, μεγάλα συμβατικά έργα αντιμετώπισαν καθυστερήσεις και υπερβάσεις κόστους στη Φινλανδία και ΗΠΑ.

Αυτή η αύξηση του κόστους θα μπορούσε να είναι ανησυχητική αν δεν ήταν μια παρόμοια κατάσταση για ολόκληρη τη βιομηχανία ενέργειας, συμπεριλαμβανομένων των ανανεώσιμων.

Το εξετάσαμε αναλυτικότερα στο άρθρο «Η πτώση του κλάδου ανανεώσιμης ενέργειας το 2023». Κατασκευαστές ανεμογεννητριών, φωτοβολταϊκών και πυρηνικών εγκαταστάσεων επηρεάστηκαν, σε διαφορετικό βαθμό, από:

• Αύξηση του κόστους εμπορευμάτων όπως μέταλλο, σκυρόδεμα και ενέργεια, όλα απαραίτητα για βιομηχανικά έργα.
• Γενικός πληθωρισμός, που αυξάνει το κόστος εξειδικευμένου εργατικού δυναμικού.
• Διακοπές στην εφοδιαστική αλυσίδα, λόγω της πανδημίας, προβλημάτων στις διεθνείς εμπορικές διαδρομές, και του εμπορικού πολέμου και των κυρώσεων της Δύσης εναντίον της Ρωσίας & Κίνας.
• Αύξηση των επιτοκίων, που αυξάνει σημαντικά το κόστος των κεφαλαιοβόρων έργων όπως η παραγωγή ενέργειας.

Αυτές οι συνθήκες αύξησαν το κόστος πολλών έργων ηλεκτροπαραγωγής και οδήγησαν σε αναθεωρήσεις προϋπολογισμών και συμβάσεων. Η επίδραση διέφερε ανά τεχνολογία και έργο.

Ο πληθωρισμός και τα επιτόκια επηρεάζουν τόσο τα ορυκτά καύσιμα όσο και τις ανανεώσιμες πηγές και την πυρηνική ενέργεια. Κατά την άποψη του άρθρου, χρειάζεται συνεπής αξιολόγηση αυτών των κοινών παραγόντων, χωρίς να παραβλέπονται οι ειδικοί κίνδυνοι κάθε τεχνολογίας.

Μόλις Ξεκινάμε

Το Carbon Free Power Project επρόκειτο να αποτελέσει μία από τις πρώτες εμπορικές εφαρμογές του συγκεκριμένου σχεδίου. Η ακύρωσή του δεν αποδεικνύει ότι όλοι οι SMR είναι μη βιώσιμοι, αλλά είναι ουσιαστικό προειδοποιητικό στοιχείο για το κόστος και τη ζήτηση.

Οι αναμενόμενες μειώσεις κόστους από τη σειριακή παραγωγή στηρίζονται κυρίως σε δύο παράγοντες:

1. Αποσβέσεις των εξόδων Έρευνας & Ανάπτυξης (R&D) σε δεκάδες και εκατοντάδες πανομοιότυπα εργοστάσια.
2. Σταθερή ροή εργασίας της γραμμής συναρμολόγησης, επιτρέποντας βελτιστοποίηση και οικονομίες κλίμακας.

Οι πρώτες μονάδες μπορεί να είναι ακριβότερες, επειδή επιβαρύνονται με ανάπτυξη, αδειοδότηση και αρχική οργάνωση παραγωγής. Οι οικονομίες κλίμακας και μάθησης είναι πιθανό όφελος, όχι βεβαιότητα που εμφανίζεται μετά από συγκεκριμένα πέντε ή δέκα εργοστάσια.

Αυτό είναι επίσης ένα γνωστό φαινόμενο στις καινοτόμες βιομηχανίες, που ονομάζεται “Κοιλάδες του Θανάτου”. Μεταξύ κάθε σταδίου, υπάρχει μια κορυφή ενθουσιασμού, ακολουθούμενη από μια κορυφή απαισιοδοξίας. Οι επενδυτές με μακροπρόθεσμη προοπτική και η δημόσια επένδυση μεταφέρουν τις καινοτόμες βιομηχανίες μέσα από αυτές τις αρνητικές περιόδους και ενισχύουν τη μακροπρόθεσμη πρόοδο.

Πηγή: ThirdDerivative.org

Ακόμη και αν ένα σχέδιο της NuScale αποδειχθεί ακριβό, αυτό δεν κρίνει αυτομάτως τις διαφορετικές επιλογές τετηγμένων αλάτων, θορίου, καυσίμων HALEU ή πλωτών σταθμών (δείτε παρακάτω).

Η ενεργειακή κρίση μετά την εισβολή στην Ουκρανία ενίσχυσε το ενδιαφέρον για ενεργειακή ασφάλεια και πυρηνική τεχνολογία. Οι πετρελαϊκές κρίσεις της δεκαετίας του 1970 είχαν επίσης επηρεάσει εθνικές επιλογές, όπως τη μεγάλη γαλλική ανάπτυξη πυρηνικής παραγωγής. Αυτό δεν σημαίνει ότι μια νέα κρίση θα έχει παντού το ίδιο αποτέλεσμα.

Μια Επιλογή Καινοτόμων SMR

Αυτό το άρθρο εξετάζει μερικά από τα καινοτόμα σχέδια SMR, μια ευρύτερη επισκόπηση υπάρχει στην ιστοσελίδα της Παγκόσμιας Πυρηνικής Ένωσης.

NuScale Power Corporation (SMR)

SMR Διάγραμμα τιμής

Η NuScale αναπτύσσει μικρούς αρθρωτούς αντιδραστήρες (SMR).

Το σχέδιο που προωθούσε το 2023 προέβλεπε μονάδες 77 MWe και διαμορφώσεις έως δώδεκα μονάδων, συνολικής ονομαστικής ισχύος 924 MWe. Η μεταφορά προκατασκευασμένων τμημάτων αποσκοπεί στη μείωση των εργασιών στο εργοτάξιο.

Πηγή: Nuscale

Ένας τέτοιος σταθμός μπορεί, έπειτα από κατάλληλες μελέτες και άδειες, να αξιοποιήσει τμήματα της υποδομής πρώην ανθρακικού σταθμού. Τον Ιανουάριο του 2023 η NRC πιστοποίησε το αρχικό σχέδιο της NuScale των 50 MWe ανά μονάδα. Η έγκριση τυποποιημένου σχεδίου για την έκδοση των 77 MWe ακολούθησε το 2025 και δεν ισοδυναμεί από μόνη της με άδεια κατασκευής συγκεκριμένου σταθμού.

Η εταιρεία είχε ανακοινώσει χρηματοδοτικές δεσμεύσεις και εργασίες ανάπτυξης έργου στη Ρουμανία. Οι αναφερόμενοι αριθμοί άνω των 15 ενδιαφερόμενων και άνω των 120 δυνητικών πελατών ήταν τότε εταιρικές εκτιμήσεις εμπορικού ενδιαφέροντος, όχι όλοι οριστικές παραγγελίες. Μεταξύ των πιθανών χρηστών περιλαμβάνονταν χαλυβουργίες που επιδιώκουν χαμηλότερες εκπομπές και αξιόπιστη ηλεκτροδότηση.

Η ακύρωση του έργου με την UAMPS το 2023 επηρέασε αρνητικά τη μετοχή και έθεσε ερωτήματα για την οικονομική βιωσιμότητα του πρώτου έργου. Η συγκεκριμένη χρηματιστηριακή περιγραφή αφορά εκείνη την περίοδο.

General Electric (GE) / Hitachi (HTHIY)

GE Διάγραμμα τιμής

Η GE Hitachi ανέπτυσσε τον μικρό αρθρωτό αντιδραστήρα BWRX-300, ηλεκτρικής ισχύος περίπου 300 MW. Η πυρηνική δραστηριότητα της GE εντάχθηκε στην ανεξάρτητη GE Vernova μετά την απόσχισή της το 2024· η σημερινή μετοχή GE αφορά τη GE Aerospace, όχι άμεση συμμετοχή στην GE Vernova.

Πηγή: GE

Στον Καναδά, η Ontario Power Generation και η SaskPower είχαν επιλέξει την τεχνολογία για τα αντίστοιχα σχέδιά τους, με διαφορετικά στάδια ανάπτυξης και αδειοδότησης.

Στις ΗΠΑ, έχει συμφωνία με την Tennessee Valley Authority (TVC ) και βρίσκεται σε συζήτηση με αρκετές άλλες εταιρείες κοινής ωφέλειας.

Στην Πολωνία, το 2023 συζητούνταν φιλοδοξίες για έως 79 μονάδες μέχρι το 2038, όχι ολοκληρωμένος στόλος ή εξασφαλισμένες παραγγελίες όλων των αντιδραστήρων. Υπήρχαν επίσης επιλογές τεχνολογίας και συζητήσεις στην Εσθονία, την Τσεχία, τη Σουηδία και το Ηνωμένο Βασίλειο. Η επιλογή σχεδίου δεν ισοδυναμεί πάντοτε με τελική επενδυτική απόφαση.

Το διεθνές ενδιαφέρον για τον BWRX-300 αντανακλούσε τόσο τα τεχνικά χαρακτηριστικά όσο και την εμπειρία και τις συνεργασίες των εταιρειών. Η φήμη των κατασκευαστών δεν εγγυάται τη χρηματοδότηση ή την ολοκλήρωση κάθε έργου.

Rolls-Royce Holdings plc (RYCEY)

Η Rolls-Royce (RRU.DE ) είναι όμιλος αεροπορικών κινητήρων και προηγμένης μηχανικής. Είναι διαφορετική νομική οντότητα από την κατασκευάστρια πολυτελών αυτοκινήτων Rolls-Royce Motor Cars, που ανήκει στον όμιλο BMW.

Η Rolls-Royce SMR ανέπτυσσε βρετανικό αρθρωτό σχέδιο περίπου 470 MWe. Η ισχύς του είναι μεγαλύτερη από το συνήθως χρησιμοποιούμενο όριο των 300 MWe του ΔΟΑΕ, παρότι η εταιρεία χρησιμοποιεί την ονομασία SMR.

Πηγή: Rolls Royce

Rolls Royce συζητά την ανάπτυξη των SMR της στην Ολλανδία. Επίσης βρίσκεται σε συζητήσεις στη Σουηδία και τη Φινλανδία, καθώς και στην Τσεχία (συμπεριλαμβανομένης συνεργασίας με την εταιρεία πυρηνικής μηχανικής Škoda JS), και στην Πολωνία.

Η ευρωπαϊκή εστίαση της Rolls-Royce SMR συνδεόταν με βιομηχανικές εφαρμογές και ζητήματα ενεργειακής ασφάλειας. Το άρθρο μας «Προβλήματα εφοδιασμού ορυκτών καυσίμων — επερχόμενη ναυτιλιακή και ενεργειακή κρίση» εξέταζε πιθανούς κινδύνους στις θαλάσσιες μεταφορές· αυτοί ήταν σενάρια, όχι βεβαιότητα κλεισίματος της Διώρυγας του Σουέζ.

Westinghouse: Cameco (CCJ) και Brookfield Renewable Partners L.P. (BEP)

BEP Διάγραμμα τιμής

Η Westinghouse είναι ιστορικός προμηθευτής τεχνολογίας και υπηρεσιών πυρηνικής ενέργειας. Στις 7 Νοεμβρίου 2023 ολοκληρώθηκε η εξαγορά της από την Cameco, με ποσοστό 49%, και κοινοπραξία της Brookfield με τη Brookfield Renewable και θεσμικούς εταίρους, με το υπόλοιπο 51%. Ο ευρύτερος όμιλος Brookfield (BN) διαχειριζόταν τότε περιουσιακά στοιχεία περίπου 850 δισεκατομμυρίων δολαρίων.

Ο AP300 είναι μικρότερη εκδοχή της τεχνολογίας AP1000. Στο τέλος του 2023 λειτουργούσαν τέσσερις AP1000 στην Κίνα και η μονάδα Vogtle 3 στη Τζόρτζια των ΗΠΑ, ενώ η Vogtle 4 δεν είχε ακόμη αρχίσει εμπορική λειτουργία. Υπήρχαν επιπλέον έργα στην Κίνα και σχέδια για Πολωνία και Ινδία. Το Vogtle είχε γίνει διάσημο για καθυστερήσεις και υπερβάσεις κόστους. Οι προτεινόμενες μονάδες δεν ήταν όλες υπό κατασκευή.

Ο AP300 σχεδιάστηκε για περίπου 300 MWe ηλεκτρικής ισχύος και 900 MW θερμικής ισχύος, όχι 990 MW ηλεκτρικής παραγωγής.

Πηγή: Westinghouse

Καθώς δεν είναι άμεσα εισηγμένο, για να αποκτήσουν μέρος της Westinghouse οι επενδυτές θα πρέπει να αποφασίσουν αν ενδιαφέρονται περισσότερο για την έκθεση στην δραστηριότητα ανανεώσιμης ενέργειας της BEP ή στην εξόρυξη ουρανίου της Cameco.

Η Westinghouse έχει μακρά παρουσία στον κλάδο, ιδιαίτερα στους αντιδραστήρες πεπιεσμένου νερού, μια ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνολογία.

TerraPower

Η μη εισηγμένη TerraPower υποστηρίζεται από τον Bill Gates. Εκτός από αλλαγές στο μέγεθος και στη μέθοδο κατασκευής, αναπτύσσει διαφορετικές τεχνολογίες αντιδραστήρων και αποθήκευσης ενέργειας.

Το Natrium είναι αντιδραστήρας ταχέων νετρονίων που ψύχεται με υγρό νάτριο. Αναπτύσσεται σε συνεργασία με την GE Hitachi και έχει βασική ηλεκτρική ισχύ 345 MWe. Διαθέτει ξεχωριστό σύστημα αποθήκευσης θερμότητας σε τετηγμένα άλατα, που επιτρέπει προσωρινή αύξηση της ηλεκτρικής παραγωγής. Το έργο επίδειξης σχεδιάστηκε για περιοχή αποσυρόμενου ανθρακικού σταθμού στο Γουαϊόμινγκ. Διαφορετικό πρόγραμμα είναι ο αντιδραστήρας ταχέων νετρονίων με τετηγμένα χλωριούχα άλατα (MCFR).

Στον MCFR, το σχάσιμο υλικό περιέχεται σε υγρό άλας που λειτουργεί και ως φορέας θερμότητας. Αυτό δεν ισχύει για το καύσιμο του Natrium. Η θερμική διαστολή και άλλες αναδράσεις μπορούν να συμβάλλουν στον έλεγχο της αντίδρασης, αλλά η ασφάλεια απαιτεί αξιολόγηση ολόκληρου του συστήματος.

Ορισμένα σχέδια υγρού καυσίμου επιδιώκουν ευέλικτη διαχείριση ή προσθήκη καυσίμου χωρίς τις ίδιες διακοπές με συμβατικούς αντιδραστήρες. Η συνεχής τροφοδοσία και η αποδοχή διαφορετικών εμπλουτισμών δεν αποτελούν αυτόματα χαρακτηριστικά κάθε αντιδραστήρα τετηγμένων αλάτων ή του Natrium.

Οι αντιδραστήρες ταχέων νετρονίων δεν χρησιμοποιούν επιβραδυντή όπως οι συμβατικοί θερμικοί αντιδραστήρες. Αυτό μπορεί να βελτιώσει την αξιοποίηση ορισμένων υλικών καυσίμου· δεν σημαίνει αυτόματα υψηλότερη θερμοδυναμική απόδοση ή χαμηλότερο κόστος.

Πηγή: Terrapower

Η TerraPower έχει επίσης ερευνήσει την ιδέα του αντιδραστήρα οδεύοντος κύματος (TWR), με στόχο καλύτερη αξιοποίηση, μεταξύ άλλων, απεμπλουτισμένου ουρανίου. Οι ισχυρισμοί για πολλαπλάσια αξιοποίηση του καυσίμου αφορούν σχεδιαστικούς στόχους, όχι λειτουργία ενός ήδη διαθέσιμου αντιδραστήρα επί αιώνες χωρίς σχάσιμο αρχικό φορτίο.

Νέες τεχνολογίες πρέπει να τεκμηριώνουν την ασφάλειά τους ενώπιον των ρυθμιστικών αρχών. Αυτό αυξάνει τις απαιτήσεις δοκιμών και αδειοδότησης, χωρίς να συνεπάγεται καθολική απόρριψη της καινοτομίας.

Η TerraPower μπορεί να ωφεληθεί από τεχνικές βελτιώσεις, αλλά αντιμετωπίζει κινδύνους ανάπτυξης, χρηματοδότησης, εφοδιασμού και αδειοδότησης πριν από εμπορική λειτουργία.

Terrestrial Energy

Η Terrestrial Energy (IMSR ) αναπτύσσει τον  ολοκληρωμένο αντιδραστήρα τετηγμένων αλάτων (IMSR).

Η εταιρεία αντιμετωπίζει τη φθορά του γραφίτη με μια ενσωματωμένη μονάδα πυρήνα που σχεδιάζεται να αντικαθίσταται περίπου ανά επτά χρόνια. Αυτό αφορά τον πυρήνα και τα ενσωματωμένα εξαρτήματά του, όχι την αντικατάσταση ολόκληρου του εργοστασίου.

Οι υψηλότερες θερμοκρασίες λειτουργίας μπορούν να βελτιώσουν την απόδοση και να υποστηρίξουν βιομηχανική θερμότητα. Τα οφέλη ασφάλειας και οικονομίας είναι στόχοι που πρέπει να επιβεβαιωθούν στον συγκεκριμένο σχεδιασμό.

Moltex Energy

Η Moltex αναπτύσσει αντιδραστήρα που αξιοποιεί καύσιμο από ανακυκλωμένα πυρηνικά απόβλητα, γνωστό ως Stable Salt Reactor – Wasteburner (SSR-W). Το προτεινόμενο καναδικό έργο συνδέεται με το Point Lepreau στο Νιου Μπράνσγουικ.

Ο συνδυασμός SSR-W, της διαδικασίας ανακύκλωσης WATSS και της θερμικής αποθήκευσης GridReserve αποσκοπεί σε ευέλικτη παροχή ηλεκτρικής ενέργειας που συμπληρώνει την αιολική και ηλιακή παραγωγή.

Διαφορετικό σχέδιο είναι το FLEX της MoltexFLEX, που προβάλλει ως στόχο την ευέλικτη, χαμηλών εκπομπών παραγωγή με ανταγωνιστικό κόστος.

MoltexFLEX

Η παθητική κυκλοφορία και ψύξη μπορούν να μειώσουν την ανάγκη ενεργών εξαρτημάτων σε ορισμένα τμήματα. Δεν σημαίνει ότι ολόκληρος ο σταθμός δεν έχει κινούμενα μέρη ή δεν απαιτεί επίβλεψη.

Η αξιοποίηση ανακυκλωμένου καυσίμου θα μπορούσε να περιορίσει ορισμένα μακρόβια απόβλητα και να παράγει ενέργεια. Παραμένουν όμως απαιτήσεις επανεπεξεργασίας, διαχείρισης αποβλήτων και αδειοδότησης· δεν εξαφανίζονται όλα τα ραδιενεργά υλικά.

Rosatom

Η ρωσική κρατική Rosatom έχει εμπειρία σε ναυτικούς και μικρούς αντιδραστήρες. Εκτός από πλωτούς σταθμούς, αναπτύσσει και χερσαία έργα, όπως το σχέδιο RITM-200N στη Γιακουτία.

Η πλωτή μονάδα Akademik Lomonosov άρχισε εμπορική λειτουργία το 2020 και διαθέτει δύο αντιδραστήρες 35 MWe. Μπορεί να εξυπηρετεί απομακρυσμένες κοινότητες και βιομηχανικές εγκαταστάσεις, ιδίως στην Αρκτική.

Η σειριακή κατασκευή σε ναυπηγεία με σχετική εμπειρία μπορεί να προσφέρει πλεονεκτήματα, μαζί με ειδικές απαιτήσεις ναυτικής ασφάλειας, υποδοχής και προστασίας.

Πηγή: Power Technology.com

Οι παράκτιες περιοχές μπορεί να αποτελούν αγορά για πλωτούς σταθμούς, αλλά ο ισχυρισμός ότι εκεί ζει το 80% του παγκόσμιου πληθυσμού δεν τεκμηριώνεται χωρίς ορισμό της παράκτιας ζώνης. Ένα προτεινόμενο επιχειρηματικό μοντέλο είναι η Rosatom να κατέχει και να λειτουργεί την πλωτή μονάδα, και να πουλά το ηλεκτρικό ρεύμα, ακόμη και σε ξένες χώρες.

Ένας πλωτός σταθμός μπορεί να μεταφερθεί σε κατάλληλα προετοιμασμένες θέσεις. Η αξιοποίησή του μετά από φυσική καταστροφή δεν είναι άμεση ή αυτόματη, καθώς απαιτεί άδειες, αγκυροβολία, ασφάλεια και σύνδεση με το δίκτυο.

Seaborg

Η ιδέα πλωτών πυρηνικών σταθμών δεν περιορίζεται στη Ρωσία. Οι γεωπολιτικές συνθήκες επηρεάζουν πάντως την αποδοχή ρωσικών σχεδίων σε δυτικές αγορές.

Η δανική Seaborg ανέπτυσσε συμπαγείς αντιδραστήρες τετηγμένων αλάτων για πλωτές εγκαταστάσεις. Οι τότε προτάσεις περιλάμβαναν σταθμούς με πολλαπλές μονάδες και συνολική ισχύ έως 800 MW, όχι έναν μόνο αντιδραστήρα αυτής της ισχύος.

Πηγή: Seaborg

Το θαλάσσιο σχέδιο των αντιδραστήρων Seaborg το καθιστά κατάλληλο για παράκτιες χώρες, με συζητήσεις που έχουν ξεκινήσει με Ινδονησία και Νορβηγία.

Η Seaborg συνεργάζεται επίσης με τον παγκόσμιο ηγέτη στην ναυπηγική Samsung Heavy Industries για την ανάπτυξη πλωτών Πυρηνικών Ενεργειακών Σταθμών συνδυασμένων με εγκαταστάσεις υδρογόνου και αμμωνίας.

Αυτά τα σχέδια θα μπορούσαν να συνδεθούν με παραγωγή υδρογόνου και αμμωνίας, όπως εξετάζεται στο άρθρο μας «Το άλλο καύσιμο υδρογόνου — πέντε μετοχές πράσινης αμμωνίας». Πρόκειται για δυνητικές εφαρμογές και όχι ήδη ολοκληρωμένα εργοστάσια.

X-Energy

Η X-energy (XE ) αναπτύσσει το καύσιμο TRISO-X για τους αντιδραστήρες της.

Το TRISO-X εξακολουθεί να χρησιμοποιεί εμπλουτισμένο ουράνιο: συγκεκριμένα HALEU, με εμπλουτισμό πάνω από 5% και κάτω από 20% σε ουράνιο-235. Η καινοτομία περιλαμβάνει τα πολλαπλά προστατευτικά στρώματα γύρω από μικροσκοπικά σωματίδια καυσίμου, που συγκρατούν προϊόντα σχάσης σε υψηλές θερμοκρασίες. Δεν αντικαθιστούν όλες τις άλλες λειτουργίες ασφάλειας του σταθμού.

Ο Xe-100 είναι αερόψυκτος αντιδραστήρας υψηλής θερμοκρασίας, ηλεκτρικής ισχύος περίπου 80 MWe ανά μονάδα, τέταρτης ^γενιάς. Η εταιρεία αναφέρει ζώνη σχεδιασμού έκτακτης ανάγκης περίπου 400 μέτρων, αντί της συνήθους ζώνης δέκα μιλίων γύρω από μεγάλους αμερικανικούς αντιδραστήρες. Αυτό αφορά συγκεκριμένη αδειοδοτική προσέγγιση, όχι γενικό όριο μηδενικού κινδύνου.

Το 2023, η διαθεσιμότητα HALEU ήταν σημαντικός κίνδυνος εφοδιασμού. Η εξάρτηση από τη Ρωσία προκαλούσε ανησυχίες λόγω του πολέμου στην Ουκρανία. Η Centrus παρήγαγε την πρώτη αμερικανική ποσότητα HALEU τον Νοέμβριο του 2023, ενώ η επέκταση εμπορικής παραγωγής απαιτούσε περαιτέρω χρόνο και επενδύσεις. Η παλιά εκτίμηση πέντε έως δέκα ετών δεν αποτελεί σημερινό βέβαιο χρονοδιάγραμμα.

Η εταιρεία ανακοίνωσε τον Οκτώβριο του 2023 τη λύση της συμφωνίας με την Ares Acquisition Corporation για εισαγωγή μέσω SPAC. Αργότερα πραγματοποίησε διαφορετική αρχική δημόσια προσφορά το 2026 με σύμβολο XE στο Nasdaq· ο σημερινός χρηματιστηριακός δείκτης δεν αναιρεί την ακύρωση της συμφωνίας του 2023.

Κίνα

Η Κίνα, που επί χρόνια εισήγαγε πυρηνική τεχνολογία, ανέπτυσσε ολοένα περισσότερα δικά της σχέδια.

Τα στοιχεία που αναφέρονταν το 2023 —περίπου 55 αντιδραστήρες σε λειτουργία, 22 υπό κατασκευή και 70 σχεδιαζόμενοι— αφορούσαν μονάδες αντιδραστήρων, όχι ισάριθμους πολυμονάδιους σταθμούς. Δημοσιεύματα του 2021 μιλούσαν για φιλοδοξία 150 νέων αντιδραστήρων. Τον Δεκέμβριο του 2023 άρχισε η εμπορική λειτουργία του αερόψυκτου αντιδραστήρα υψηλής θερμοκρασίας HTR-PM, τεχνολογίας τέταρτης ^γενιάς.

Παράλληλα, αναπτύχθηκε πειραματικός αντιδραστήρας τετηγμένων αλάτων με θόριο σε άνυδρη περιοχή. Το θόριο περιγράφει τον κύκλο καυσίμου και όχι από μόνο του τον τρόπο ψύξης· δεν πρέπει να συγχέεται με τον αερόψυκτο HTR-PM.

Έχει επίσης παρουσιαστεί σχέδιο πλοίου μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων με αντιδραστήρα τετηγμένων αλάτων. Η επιδίωξη είναι μακρά λειτουργία χωρίς συχνό ανεφοδιασμό και χαμηλές λειτουργικές εκπομπές, όχι αποδεδειγμένη απεριόριστη λειτουργία χωρίς καύσιμο. Θυμίζει τις φιλοδοξίες του προγράμματος «Άτομα για την Ειρήνη» και του αμερικανικού N.S. Savannah. Η αποξήλωση της πυρηνικής εγκατάστασης του Savannah συνεχιζόταν το 2023, δεκαετίες μετά την απόσυρσή του από την υπηρεσία.

US Savannah – Πηγή: ANS

Copenhagen Atomics

Η δανική Copenhagen Atomics αναπτύσσει αντιδραστήρα τετηγμένων αλάτων με κύκλο θορίου και αρθρωτά εξαρτήματα, με στόχο εργοστασιακή παραγωγή. Η περιγραφή του 2023 προέβλεπε μονάδα που χωρά σε τυποποιημένο εμπορευματοκιβώτιο μήκους 40 ποδιών, με θερμοκρασία περίπου 560 °C. Αυτά ήταν χαρακτηριστικά του τότε αναπτυξιακού σχεδίου, όχι απόδειξη εμπορικής διαθεσιμότητας.

Το σχέδιο προέβλεπε περίπου 100 MW θερμικής ισχύος ανά μονάδα, όχι ισόποση ηλεκτρική ισχύ. Η αρχική προσδοκία επίδειξης το 2025 ήταν αναπτυξιακός στόχος. Η αναφορά σε εμπορική τιμή 100.000 δολαρίων για πλήρη αντιδραστήρα δεν υποστηρίζεται από τις σημερινές επίσημες προδιαγραφές: η εταιρεία αναφέρει στόχο 50 εκατομμυρίων δολαρίων ανά μονάδα 100 MWth, συν ετήσια αμοιβή υπηρεσιών και επιπλέον έξοδα εγκατάστασης. Οι τιμές και τα χρονοδιαγράμματα παραμένουν εταιρικοί στόχοι.

Πηγή: Copenhagen Atomics

Η εταιρεία επιδιώκει επίσης αξιοποίηση ορισμένων μακρόβιων συστατικών χρησιμοποιημένου πυρηνικού καυσίμου. Ο παλιός στόχος για μονάδα καύσης αποβλήτων το 2028 δεν ήταν ήδη πραγματοποιημένο έργο. Η μείωση της μακροχρόνιας ραδιοτοξικότητας εξαρτάται από τον διαχωρισμό και τη μεταστοιχείωση συγκεκριμένων ισοτόπων· δεν μετατρέπει αυτομάτως όλα τα απόβλητα διάρκειας 100.000 ετών σε ακίνδυνα υλικά μετά από 300 χρόνια.

Ο συνδυασμός θορίου, τετηγμένων αλάτων, αξιοποίησης αποβλήτων και αρθρωτής παραγωγής καθιστά το πρόγραμμα φιλόδοξο. Η επιτυχία εξαρτάται από την τεχνική επίδειξη, τα υλικά, την οικονομία, τη χρηματοδότηση και την αδειοδότηση — όχι μόνο από αλλαγές του ρυθμιστικού πλαισίου.