4 марта 2019

Военные США взялись за тематику малых модульных реакторов

AtomInfo.ru Проект реактора Holos AtomInfo.ru

Военные США всерьёз взялись за тематику малых модульных реакторов. Выбраны пять возможных кандидатов, демонстрация планируется в ближайшем будущем. Но остаётся ещё немало проблем различного характера.

Армиям требуется энергия, а для выработки энергии нужны энергоносители. Свести нескончаемые потоки энергоносителей к минимуму, по замыслу американских военных, должны мобильные атомные станции (MNPP).

Мобильные станции должны изготавливаться и вводиться на заводах и доставляться к месту службы практически любым возможным путём - по суше, по морю, по воздуху.

Кампания MNPP должна быть не менее 10 лет, а лучше до 20 лет. Перегрузок топлива на месте службы не предусматривается, для замены топлива станцию будут возвращать на завод.

Достаточно специфическим требованием к MNPP является необходимость обеспечить надёжную работу при условиях многократных остановов и пусков, а также перемещений с длинными транспортными плечами.

Требуемые для их деятельности мощности военные США оценивают с большим разбросом - от нескольких до многих мегаватт. Но ограничения по размерам, неминуемо вытекающие из требований по транспортировке, диктуют более узкий диапазон - от 1 до 10 МВт. Наличие более крупных потребителей ставит также условие модульности.

Первые выполненные оценки потребностей в MNPP касаются, в основном, известных американских военных баз.

В романтический период развития атомной отрасли американские военные (и лично адмирал Риковер) были среди самых ярых приверженцев легководных технологий. В XXI веке они изменили своим давним пристрастиям и теперь любят погорячее.

В качестве возможных кандидатов для применения на мобильных АЭС, по состоянию на конец 2018 года, были отобраны пять проектов - причём не только американских.

Среди кандидатов можно видеть проект "U-Battery" от европейского концерна URENCO. Это ВТГР на базе британского "Dragon". Мощность 4 МВт(э), топливо TRISO обогащением 19,75%.

Концерн планирует продемонстрировать свой проект в 2026 году. Есть сложность, состоящая в том, что проект адаптирован под обслуживание рудников. Для применения на мобильных АЭС потребуются переделки и модификации, причём сегодня сложно сказать, насколько трудоёмкими они окажутся.

Следующий в списке кандидатов ВТГР - канадский проект "StarCore". Мощность 2×10 МВт(э), топливо TRISO, кампания 5 лет. Реактор будет работать без персонала, с управлением через спутник.

Как и в случае европейского проекта, канадский реактор оптимизирован под снабжение рудников и удалённых посёлков с потребностями порядка 20 МВт(э). Объём переделок для применения на мобильных станций тккже неизвестен.

Третий кандидат - набирающий известность проект "eVinci" от компании "Westinghouse". Для мобильного применения его потребуется переделать, как и два предыдущих проекта.

К дерзким новичкам следует отнести проект "MegaPower", предложенный в национальной лаборатории Лос-Аламоса. Он заслуживает отдельного разговора, а пока что приведём некоторые основные его параметры. Следует добавить, что, как выходец из нацлаборатории, а не из реакторной фирмы, проект во многом сырой.

Замыкает список кандидатов явный, на сегодняшний день, фаворит американских военных - газоохлаждаемый реактор "Holos" мощностью 13 МВт(э), есть варианты на 3 МВт(э) и 6 МВт(э).

Проект "Holos" использует наработки XX века по применению ядерных реакторов в воздухе. Исходно проект ориентирован на мобильность и автономность, и это позволяет делать первые прикидки по экономике.

Стоимость "Holos" - 140 миллионов долларов для первой установки с двукратным снижением при выходе на серийность. Предварительные оценки показывают, что он вполне может оказаться конкурентоспособным с неядерными энергоустановками, применяемыми армией США.

Перспективы внедрения мобильных станций в документах армии США описываются в оптимистических тонах. На самом деле, проблемы есть, и их немало.

Как уже сказано, троим из пяти потенциальных кандидатов придётся изменить свои проекты - если, конечно, их заинтересуют предложения военных. Объёмы переделок неизвестны. Также непонятно, удастся ли им получить привлекательные по экономике аппараты.

Проект "MegaPower" подвергся критике в другой национальной лаборатории - в Айдахо. Детальный анализ проекта выявил у него серьёзные недостатки в части сейсмики, устойчивости к затоплениям, способности удерживать осколки деления при авариях, и так далее.

Опираясь на вариант Лос-Аламоса, в Айдахо разработали две своих концепции, но и у них остаются существенные технические слабости.

Топливо TRISO, на первый взгляд, предстаёт идеальным выбором для малых аппаратов. Но его поведение в реакторах - особенно в аварийных ситуациях! - до конца не изучено. Управление стратегических возможностей минобороны США, настаивавшее на выборе TRISO, своё требование недавно сняло.

Абсолютно непроработанным остаётся вопрос о возвращении в США повреждённой мобильной станции. Здесь много неопределённостей как технического, так и регуляторного характера.

Очевидный интерес должна также вызывать судьба мобильной АЭС при боевых действиях. Надо сразу отметить, что станция при ракетном нападении не сможет пережить direct kinetic attack. Надеяться можно только на малые размеры станции, промахи и теорию вероятностей.

По этим трём критериям в американских расчётах получается, что иранские ракеты не составляют для мобильных АЭС большой опасности.

А вот китайцы уже имеют шансы. Так, китайская ракета средней дальности DF-21C полностью уничтожает мобильную АЭС с вероятностью около 1%. Результаты стрельбы более современными китайскими ракетами будут для станции намного более печальными, и для защиты от них вокруг станции придётся возводить целые укрепления, что плохо вяжется с концепцией мобильности.

Несмотря на существующие проблемы, армия США торопится. По планам военных, демонстрация первой мобильной станции намечена на 2023 год, а в нацлаборатории Айдахо уверены, что при надлежащем финансировании демонстрация может состояться уже в 2021 году.