Защо усъвършенстваните ядрени реактори са от полза за промишлеността и държавите, зависими от въглищата

Производителят на химикали DowDOW
ще разработи малък ядрен реактор за промишлени приложения, като потенциално ще замени природния газ, който сега се изгаря при изключително високи температури, за да се променят химичните съединения. Усъвършенстваните ядрени технологии обаче постигат същия резултат, без да отделят въглеродни емисии.

Така наречените високотемпературни реактори от поколение IV са най-известни за производството на електроенергия. Но те могат да се използват и от индустрията. Тъй като работят при 800 градуса по Целзий, те могат да обработват химикали, да обезсоляват океанската вода и да произвеждат чист водород за електричество и транспорт. Дори по-добре: реакторите могат да намерят мястото, където някога са били затворени въглищни централи, възстановявайки икономическото здраве на опустошените региони на страната.

„Електричеството е ниско висящият плод“, казва Патрик Уайт, ръководител на проекта за Алианс за ядрени иновации, в разговор с този писател. „Все още не сме интегрирали ядрената енергия с големи химически съоръжения. Възможно е да има някои проблеми и неща, които трябва да преодолеете. Но ще видим първите реактори за индустриални приложения в края на десетилетието. След изграждането на четвърти и пети реактор компаниите масово ще се запишат. Целта е декарбонизация.”

По-конкретно, Dow си партнира с X-energy да разработи малък модулен реактор в един от обектите на Dow по крайбрежието на Персийския залив, който може да заработи през 2030 г. Dow също заема миноритарна позиция в X-energy. Всеки модулен реактор може да генерира 80 мегавата. Но те могат да бъдат подредени заедно, за да произведат 320 MW, осигурявайки чиста, надеждна и безопасна базова мощност за поддържане на електрически системи или индустриални приложения.

Съществуващите ядрени реактори в САЩ са от второ поколение, въпреки че Southern Company строи реактори от трето поколение, разработени от Westinghouse. Малките модулни реактори са четвърто поколение, произвеждащи повече електроенергия на по-ниска цена. Третото и четвъртото поколение ще се изключват автоматично по време на авария.

„Усъвършенстваната малка модулна ядрена технология ще бъде критичен инструмент за пътя на Dow към нулеви въглеродни емисии и нашата способност да стимулираме растежа, като доставяме нисковъглеродни продукти на нашите клиенти“, казва Джим Фитърлинг, главен изпълнителен директор на Dow. „Технологията на X-energy е сред най-напредналите и когато бъде внедрена, ще осигури безопасна, надеждна, нисковъглеродна мощност и пара.“

Трудни за декарбонизиране сектори

В момента 99% от световното производство на водород е от изкопаеми горива. Това се нарича сив водород. Целта е да се стигне до зелен водород, при който слънчеви панели или вятърни турбини произвеждат електричество с помощта на електролизатор. Но топлината и електричеството от ядрената енергия също могат да разделят водната молекула, за да произведат водород - който се използва за рафиниране на нефт, производство на стомана или производство на химикали.

Такъв процес е без емисии и е много необходим. Според Агенция за опазване на околната среда на САЩ, електрическата енергия е причинила 25% от глобалните емисии на парникови газове, докато промишлените дейности представляват 24%. Транспортът съставлява 27% през 2020 г.

Ядрената енергия може също така да обезсоли морската вода. Според Международната агенция за атомна енергия 40 милиона кубични метра питейна вода се произвеждат дневно - главно в Близкия изток и Северна Африка, като се използват изкопаеми горива за извличане на пара или електричество за улесняване на процеса. Но се посочва, че ядрената енергия и инсталациите за обезсоляване се комбинират в Япония и Казахстан, където търговски съоръжения работят от 1970-те години на миналия век.

„Ако се интересуваме от чиста енергия, помислете за всички източници на гориво, които имаме“, казва Уайт от алианса. „Производството на електроенергия е около 25% от нашите емисии. Ядрената енергия може да се справи с трудни за декарбонизиране промишлени сектори. Атомните централи също трябва да работят на пълен капацитет. Използването им за обезсоляване и производство на водород - като същевременно се произвежда надеждно електричество - е добра синергия и рентабилно."

Със сигурност има много препятствия за преодоляване. Ядрените горива често се характеризират въз основа на тяхната концентрация на специфичен изотоп на уран, U-235. Реакторите, които работят днес в Съединените щати, изискват ниво на обогатяване на горивото от 3%-5% U-235, известно като горива с ниско обогатен уран. Много усъвършенствани реактори в процес на разработка ще изискват по-високи нива на обогатяване на горивото, някои до 20% U-235. Това по-високо обогатено ураново гориво се нарича нискообогатен уран с високо ниво на анализ (HALEU).

Основното предизвикателство за усъвършенстваните реактори, които изискват гориво HALEU, е, че материалът не се предлага в търговската мрежа в Съединените щати. Единственият доставчик е руската държавна компания TENEX — нежелана при днешните обстоятелства. Но федералните стимули биха могли да катализират вътрешното производство на горивото и да създадат трайна верига на стойността. Иначе Австралия, Канада и Казахстан също го предоставят.

Може ли ядрената енергия да замени въглищата?

В същото време цената на изграждането на тези усъвършенствани ядрени реактори е трудно да се определи количествено. Повече сигурност ще дойде, след като разработчиците започнат да проектират растения и да моделират разходите. Освен това, тъй като обществото цени въглерода, ядрената енергия ще бъде по-привлекателна. Помислете, че GE Hitachi Nuclear Energy работи с Ontario Power Generation за изграждането на малък реактор, който ще започне през 2024 г.: те се опитват да накарат други да внедрят същата технология, за да намалят разходите.

Ядрената енергия, разбира се, среща съпротива след инцидента на остров Три Майл през 1979 г. Но усилията за декарбонизация могат да променят това - особено тези за подпомагане на зависимите от въглища региони. Законодателният орган на Западна Вирджиния прие политики, които позволяват малки модулни реактори да заменят остарелите въглищни централи. Индиана, Илинойс, Монтана и Уайоминг обмислят подобни ходове.

Всъщност Саймън Айриш, главен изпълнителен директор на Земна енергия, пише, че атомните централи от четвърто поколение могат да заменят въглищните съоръжения, като съживят общностите, които са ги приютили. Тъй като тези усъвършенствани реактори могат да работят при същите температури като котел, работещ с въглища, това е практична идея. Освен това модулът за смяна е без емисии.

Джигар Шах, директор на отдела за кредитни програми на Министерството на енергетиката, подкрепя това мислене, като казва, че този ход е логично начало, тъй като инфраструктурата и мрежовите връзки вече са налице. Неговата агенция предоставя 11 милиарда долара за подпомагане на разработването на малки модулни реактори.

„Ако ядрената индустрия прави това, което има от десетилетия, хората ще се колебаят“, казва Уайт от Алианса за ядрени иновации. „Не се справи добре с обществеността. Сега имаме възможност да дадем още един шанс на ядрената енергия благодарение на декарбонизацията. Но трябва да изградим доверие с общностите и да обясним технологиите. Трябва да сме сигурни, че се чувстват удобно с него. Трябва да получим социален лиценз за ядрена енергия - така че хората да я искат в дворовете си."

Ренесансът на ядрената енергетика може най-накрая да се случи. Декарбонизацията е тласъкът. Но на Закон за намаляване на инфлацията добавя данъчни облекчения, които ще събудят интереса на инвеститорите и кредиторите, облагодетелствайки деликатните общности и по-широката икономика. Dow забелязва възможност - потенциален предшественик за други производители.