NuScale (SMR) Spotlight: Standardiserte seriebygde atomreaktorer

Fra store til små modulære reaktorer

Kjernekraftverk har en tendens til å være massive prosjekter. Produksjonen måles i gigawatt, investeringer krever titalls milliarder, og byggetiden er i år, om ikke tiår. Dette medfører noen problemer:

• Det er vanskelig å skaffe penger fra offentlige midler på grunn av den enorme tidsforsinkelsen mellom prosjektstart og første kraftproduksjon.
• Det passer ikke godt for små land eller avsidesliggende områder, og krever i noen grad at hele strømnettet tilpasses kjernekraftverket.
• Når noe går galt, kan det i stedet for en lokalisert hendelse bli en katastrofe på kontinentnivå.
• Hvert massivt prosjekt er en skreddersydd eksperimentell design, noe som hindrer industrien i å utvikle noen form for standardisering i produksjonsprosessen.

Alt i alt kan man si at den tradisjonelle tilnærmingen til kjernekraft lider av to svakheter: for høye kostnader og for høye risikoer.

Noe av dette kan løses ved 4^generasjon atomkraftverk, som bruker nye og sikrere design. Men en annen tilnærming kalt SMR (Small Modular Reactors) ser på en ny måte å splitte atomer for å generere kraft og løse begge problemene samtidig.

Kilde: IAEA

Etterspørselen etter mer kjernekraft eksploderer nå, drevet av en blanding av energi‑tørste KI‑datasentre og erkjennelsen av at fornybare intermittente produksjoner er et problem inntil vi skalerer opp batterisystemer tilstrekkelig, noe som kan ta tiår.

Hvorfor bruke SMR-er

Den sentrale ideen med SMR-er er at i stedet for hvite elefant‑store og skreddersydde prosjekter, bør kjernekraftverk bygges på samme måte som vi bygde fly og skip:

• En standardisert mal gjør at den samme designen kan gjenbrukes utallige ganger, og sprer ut FoU‑kostnadene.
  • Dette betyr også utskiftbare reservedeler og lavere opplæringskostnader over tid.
• Produsert og montert i serie, i en dedikert fabrikk, som gjør at erfaringen kan bygges opp og økonomi i skala oppnås.
• Transportert til steder der de trengs fra fabrikken.

I teorien bør dette gi radikale skalaøkonomier, ettersom hver ekstra reaktor som produseres gjenbruker tidligere kompetent arbeidskraft, maskineri, standardoppsett osv. For eksempel bør en SMR‑reaktor ta rundt tre år å bygge i stedet for de vanlige 5‑10 år (noen ganger 15‑20 år i de verste tilfellene, som Vogtle‑anlegget i Georgia).

En annen faktor er at mindre reaktorer ganske enkelt produserer mindre energi per enhet. Dette betyr at ukontrollerte kjedereaksjoner som fører til katastrofer som Tsjernobyl er iboende mindre sannsynlige.

Når de kombineres med 4^generasjon‑teknologiforbedringer, kan dette gjøre SMR-er flere størrelsesordener sikrere enn de eldre designene.

Til slutt, fordi SMR-er består av flere underenheter, gir det stor fleksibilitet i den endelige kraftproduksjonen, uten at man må utføre en full redesign hver gang.

Den lavere produksjonen åpner også for nye bruksområder, som energiproduksjon på stedet for industrielle anlegg eller militære baser, noe som kan bidra til å dekarbonisere operasjoner som nesten er umulige å drive kun med fornybar energi.

«Med SMR-er har vi åpnet opp et helt spekter av kunder.»

Rolls Royce‑administrerende direktør

Som en ekstra bonus gjør den mindre størrelsen på SMR-er at de kan installeres på stedet til «normale» fossile kraftverk, som avviklede kullverk, og dermed gjenbruke den allerede eksisterende nettinfrastrukturen samt redusere landbehovet for prosjektet. Så lenge man får godkjenning fra Nuclear Regulatory Commission (NRC) for kjernekraftverkets nødplanleggingssone, som selskapet NuScale gjorde etter en krevende 7‑års prosess for å få godkjenning.

Kilde: NuScale

NuScale

NuScale sin konkurranseposisjon

NuScale er en av de ledende konkurrentene i kappløpet om masseproduksjon av SMR-er i vestlige land, med kun russiske og kinesiske statlige selskaper foran.

Spesielt er NuScale den eneste SMR‑teknologien som er sertifisert av USAs Nuclear Regulatory Commission (NRC).

Grunnlagt i 2007, satset selskapet tidlig på SMR-er, på et tidspunkt da kjernekraft generelt så ut til å være på en nedadgående kurve, spesielt etter Fukushima‑hendelsen i 2011. Så langt har de investert 2 milliarder dollar i sin teknologi og produksjonsprosess.

Med 6 reaktorer i produksjon nå, er selskapet på vei mot sin første kommersielle levering, som forventes å oppnås rundt 2030.

En modulær, men kjent design

NuScales reaktorer VOYGR kan fraktes fra fabrikken til kraftverkssteder på ryggen av en svært stor lastebil. Hver av dem produserer 77 MWe (megawatt‑ekvivalenter) elektrisk kapasitet, med opptil 12 moduler mulig per anlegg (924 MWe).

Kilde: NuScale

Disse reaktorene forventes å ha en levetid på over 60 år.

Teknologien bak er den velprøvde lettvanns‑nukleære (LWR) reaktoren. Selv om den kan være mindre innovativ enn andre design som bruker thorium, høyt trykk osv., har dette hjulpet med å sikre regulatorisk godkjenning og redusert risiko i utviklingsprosessen.

Den utnytter også den eksisterende kjernekraftforsyningskjeden, fra sensorer til uran‑brenselstaver, reaktorkraner og kontrollsystemer.

Kilde: NuScale

Disse SMR‑ene er også «walk‑away safe», noe som betyr at de forblir trygge selv uten menneskelig inngripen, og kjøles naturlig ned hvis de ikke vedlikeholdes.

Dette inkluderer en annen funksjon: en ubegrenset «coping‑periode», definert som tiden mellom normal drift og irreversibel skade på reaktoren ved en uplanlagt nedstengning. De fleste andre lettvanns‑nukleære (LWR) reaktorer har en coping‑periode på noen dager, noe som gjør dem iboende mindre sikre i tilfelle en katastrofe.

NuScale‑reaktorer kan også startes på nytt uten et aktivt strømnett, en vanlig begrensning for de fleste andre reaktordesign.

Kilde: NuScale

Applikasjoner

Strømnett

Den åpenbare hovedapplikasjonen for kjernekraftverk er å produsere elektrisitet til strømnettet. Etter hvert som innsatsen for å dekarbonisere energimiksen vår øker, øker også behovet for mer elektrisitet. Dette skyldes at mye energiforbruk i dag ennå ikke er elektrifisert, som transport (bensin‑drevne biler) eller oppvarming (olje‑ eller gass‑drevne ovner).

Siden NuScales SMR‑er kan implementeres på stedet til avviklede kullkraftverk, krever de svært lite investering i ekstra nettinfrastruktur for å erstatte fossile kraftverk.

KI

Etterspørselen etter kraft fra datasentre forventes å hoppe fra 3‑4 % av total strømforbruk i 2023 til 11‑12 % i 2030. Dette tilsvarer dagens strømforbruk for en tredjedel av amerikanske husholdninger.

Et ekstra problem er at med titalls eller hundrevis av milliarder dollar investert i disse datasentrene, er kontinuerlig drift et must. Når vi snakker om GW‑skala forbruk, kan det å stole på ustabile og variable fornybare kilder være en risikabel strategi.

Dette er grunnen til at alle store teknologiselskaper nå kjemper for å etterligne Microsoft med sin avtale om å gjenåpne et helt kjernekraftverk og låse hele produksjonen for sine KI‑datasentre, og sikre stabil kjernekraft på forhånd for seg selv.

Industrielle applikasjoner

Mange industrielle prosesser krever svært høye temperaturer, ofte i form av ultra‑varmt damp. Dette kan for eksempel inkludere produksjon av papir, ammoniakk (gjødsel og en nøkkelkomponent i sprengstoff), stål, plast eller til og med avsalting av sjøvann (én 77 MW‑reaktor kan levere energi til 77 millioner gallon/290 millioner liter vann per dag).

Kilde: NuScale

Foreløpig er denne typen prosess, spesielt den som krever høyest temperatur, i overveiende grad drevet av fossile brensler, særlig naturgass.

Dette kan i teorien erstattes fordelaktig av kjernekraftverk, spesielt siden elektrisitetsproduksjonen allerede er et resultat av produksjon av ultra‑varmt superkritisk damp fra reaktorkjernen.

Imidlertid hadde tradisjonell design av kjernekraftverk en produksjon som var for stor til å enkelt integreres med en normal industriell operasjon som et stålsverk. Regulatoriske og plassmessige begrensninger, samt mangel på modulære design “off‑the‑shelf”, var også et problem.

SMR‑er kan avhjelpe alle disse innvendingene på én gang, med lavere produksjon per enhet, lavere regulatorisk byrde og mer fleksible design. NuScale‑reaktorer forventes å kunne produsere 500 000 pund damp per time, ved 1 500 psia og 500 °C.

Hydrogen

Ettersom hydrogen anses som et alternativ til fossile brensler, diskuteres fortsatt hvordan energien til hydrogenproduksjon skal genereres. På den ene siden kan fornybare kilder være billigere per kW, men intermittensen betyr at den dyre hydrogenproduksjonsanlegget kan stå ubrukt i for lange perioder.

NuScales reaktor kan produsere 50 metrisk tonn hydrogen per dag, eller dekke forbruket til 38 000 biler med brenselceller.

Nuscales forretningsmodell

Selv om de er små og modulære, er kjernekraftverksprosjekter store investeringer, med år med utgifter før de begynner å generere inntekt fra den produserte energien, noe som gjør finansieringen til en oppgave nesten like kritisk som ingeniør‑ og vitenskapsarbeidet.

NuScale har inngått et partnerskap med den private investeringsplattformen ENTRA-1 og det private kapitalforvaltningsselskapet Habboush Group for å løse dette problemet. Begge investeringsfirmaene spesialiserer seg på finansiering og drift av energi‑ og infrastrukturprosjekter.

Dette gir fleksible alternativer til selskaper som ønsker å implementere SMR‑teknologi: De kan enten bare kjøpe den produserte energien, drive anlegget, eller eie og drive anlegget, avhengig av deres preferanser.

For eksempel vil et elektrisk kraftselskap med erfaring innen kjernekraft sannsynligvis ønske å eie og drive anlegget direkte. En kjemisk fabrikk vil derimot sannsynligvis foretrekke å bare signere en langsiktig kjøpsavtale for den produserte høytemperaturdampen.

Pågående prosjekter

Etter hvert som de teknologiske og regulatoriske hindringene skyves bakover, vokser NuScale nå aktivt sin ordreportefølje. Dette inkluderer så langt prosjekter på tre kontinenter, for eksempel:

Nord‑Amerika

• Standard Power i Ohio og Pennsylvania, for nesten “to gigawatt ren, pålitelig energi”.
• The Prodigy Marine Power Station i Quebec har satt i drift 1‑12 reaktorer for produksjon av rene drivstoff som hydrogen og ammoniakk i kommersiell skala.

Europa

• RoPower Nuclear: Et prosjekt i Romania med Nuclearelectrica (den nasjonale kjernekraftoperatøren) for å sette i drift 6 VOYGR‑reaktorer for 462 MWe karbonfri elektrisitetsproduksjon.
• KGHM Polska Miedź i Polen, for å sette i drift VOYGR‑reaktorer som en kull‑omdisponeringsløsning for eksisterende kraftverk, med oppstart så tidlig som 2029.
• Getka & UNIMOT i Polen, også for å erstatte kullkraftverk.
• Energoatom i Ukraina, med mål om å sette i drift VOYGR‑reaktorer så snart krigen er over for å gjenoppbygge landets energinett.

Asia

• Indonesia Power, ser på et foreslått 462‑megawatt anlegg i partnerskap med Fluor Corporation, og Japans JGC Corporation.
• GS Energy i Sør‑Korea, for en bestilling på 6 VOYGR‑reaktorer som kan starte i 2028 og fullføres i 2030 for å forsyne det nye hydrogen‑industrielle komplekset i Uljin.

NuScales økonomi

Etter hvert som selskapet begynner å generere penger fra avtaler som med RoPower i Romania, får de inn noen inntekter etter nesten to tiår i “oppstartsmodus”.

Likevel opplever selskapet et netto tap på rundt 50 millioner dollar hver kvartal, som reflekterer selskapets driftskostnader. Dette betyr at inntil de har begynt å selge og/eller drive VOYGR‑reaktorer fullt ut, vil selskapet trenge mer kontanttilførsel for å holde seg flytende.

Heldigvis har aksjekursen nylig steget, noe som vil hjelpe dem med å hente mer kapital uten å fortynne for mange av de eksisterende aksjonærene.

Potensielle investorer bør også være klar over eksistensen av 31,4 millioner aksjer i form av opsjoner og warrants, i tillegg til de 252,2 millioner utestående aksjene (per desember 2024).

Kilde: NuScale

Konklusjon

I et tett regulert og svært teknisk komplekst felt kan det lønne seg enormt å være en førstegangs‑aktør. Ikke bare gir dette en fordel i å nå markedet først, men det kan også hjelpe et selskap med å forme fremtiden for det regulatoriske miljøet og potensielle kunders forventninger.

NuScale har vært en pioner innen SMR‑teknologi og leder fortsatt industrien. Andre kjernekraftteknologier som thorium, smeltede salter, raske reaktorer eller flytende kraftverk, kan alle integreres i SMR. Imidlertid legger dette til et ekstra lag av kompleksitet som kan bli et problem, både i ingeniørarbeidet og hos regulatorene.

I stedet har Nuscale fokusert på velprøvd lettvannsteknologi, og bare endret skalaen. Dette bør hjelpe dem med å bevege seg raskere, og bli den mest kjente SMR‑aksjen på markedet.

Så potensielt, etter en bølge i aksjemarkedet innen segmenter som el‑biler og KI, kan neste steg bli en boom i energiproduksjon som kan drive disse sektorene med karbon‑nøytral kraft.

Investorer må imidlertid huske at energiproduksjon er en svært kapitalkrevende industri, og at kjernekraft beveger seg saktere enn andre teknologisektorer, noe som betyr at tålmodighet og høy toleranse for volatilitet vil være nødvendig.