Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ
Несмотря на запрет импорта углеводородов из России, США не стали вводить аналогичное ограничение в отношении урана, пишет OilPrice. В теории уран можно заменить торием, однако возлагать большие надежды на такие реакторы не стоит, объясняет автор статьи.
Алекс Кимани (Alex Kimani)
В самом начале марта, вскоре после начала военной кампании России на Украине президент Байден подписал указ о запрете импорта российской нефти, сжиженного природного газа и угля в Соединенные Штаты. Хотя это решение наряду с санкциями, введенными Евросоюзом, спровоцировало резкий рост глобальных цен на энергоносители, нефтеперерабатывающие предприятия в США продолжают работать как ни в чем не бывало, поскольку ранее на долю России приходилось всего 3% американского импорта нефти. Между тем эксперты поспешили отметить, что в списке сырья из России, запрещенного к ввозу в Соединенные Штаты, отсутствует один важный пункт – уран. Америка в гораздо большей степени зависит от российского урана, чем от ее нефти: в 2021 году Соединенные Штаты импортировали из России около 14% своего урана и 28% всех услуг по обогащению, а показатели Евросоюза составили 20% и 26% для импорта урана и услуг по его обогащению соответственно. В распоряжении Москвы находятся одни из крупнейших в мире запасов урана – по некоторым оценкам, 486 тысяч тонн, что эквивалентно 8% мировых поставок.
Недавно президент Украины Владимир Зеленский вновь обратился к Соединенным Штатам и международному сообществу с призывом запретить импорт российского урана.
Однако многие эксперты сходятся во мнении, что, когда речь заходит о запрете импорта этого сырья, сказать легче, чем сделать, поскольку Россия обладает статусом мирового лидера в области обогащения урана – на ее долю приходится почти половина глобальных мощностей по обогащению, – и найти ей замену будет крайне трудно.
В настоящее время в Соединенных Штатах есть одно действующее предприятие по обогащению урана, которым управляют владельцы из Великобритании, Нидерландов и Германии и которое может покрывать менее трети ежегодных внутренних потребностей Америки. Более того, пока Вашингтон не планирует развивать или строить дополнительные мощности по обогащению, чтобы в будущем обрести самодостаточность в этом вопросе.
Китайская ядерная корпорация, напротив, активно работает над тем, чтобы удвоить свои мощности и таким образом удовлетворить потребности быстрорастущего "парка" гражданских ядерных реакторов в стране. Уже к 2030 году Пекин планирует иметь в своем распоряжении почти треть мировых мощностей по обогащению.
Альтернативное топливо
Поскольку администрация Байдена поставила перед собой цель полностью перевести Соединенные Штаты на чистые источники энергии уже к 2035 году, ядерная энергетика, вероятно, останется весьма чувствительным вопросом: хотя ядерное топливо – это топливо с очень низким содержанием углерода, оно все же создает много опасных отходов.
Мощным толчком для развития ядерной энергетики может послужить важный технологический прорыв в области замещения урана в реакторах торием. Скорее всего, властям будет гораздо проще заручиться поддержкой общественности, если у Соединенных Штатов получится отказаться от опасного топлива.
В настоящее время торий считается "главной зеленой надеждой" в области производства экологически чистой энергии, поскольку он оставляет после себя меньше отходов и дает больше энергии, чем уран. Торий устойчив к плавлению, не имеет побочных продуктов оружейной чистоты, кроме того, такие реакторы не производят плутоний.
Министерство энергетики США, Центр ядерной инженерии и науки (Nuclear Engineering & Science Center) при Техасском университете A&M и Национальная лаборатория Айдахо (Idaho National Laboratory) заключили соглашение с чикагской компанией Clean Core Thorium Energy (CCTE) на разработку нового ядерного топлива на основе тория, получившего название ANEEL (Advanced Nuclear Energy for Enriched Life). ANEEL представляет собой запатентованную комбинацию тория и "низкообогащенного урана с высоким содержанием компонента" (HALEU), предназначенную для решения проблем высокой стоимости ядерного топлива и токсичных отходов.
Главное отличие ANEEL от того топлива, которое используется в настоящее время, заключается в степени обогащения урана. Вместо урана-235 с обогащением до 5% для реакторов нового поколения требуется топливо с обогащением до 20%. В прошлом году Комиссия по регулированию в области ядерной энергетики США удовлетворила запрос компании Centrus Energy на производство HALEU на ее предприятии в Пикетоне, штат Огайо, в результате чего оно стало единственным заводом в стране, который этим занимается. Тем не менее, если новое топливо окажется успешным, производством HALEU могут заняться и другие.
Хотя топливо ANEEL демонстрирует наилучшие результаты в тяжеловодных ядерных реакторах, его также можно использовать и в традиционных кипящих и водо-водяных реакторах. Что еще важнее, реакторы с ANEEL можно вводить в эксплуатацию гораздо быстрее.
Ключевое преимущество ANEEL перед ураном заключается в том, что это топливо может обеспечить гораздо более высокую скорость выгорания – порядка 55 000 МВт·сут/т (мегаватт-сутки на тонну топлива) по сравнению с 7 000 МВт·сут/т для природного уранового топлива, используемого в водо-водяных реакторах. Это позволяет топливу оставаться в реакторах гораздо дольше, то есть интервалы между остановами для перезагрузки топлива будут значительно длиннее. К примеру, индийский ядерный реактор Kaiga Unit-1 и канадский реактор PHWR Darlington являются мировыми рекордсменами по непрерывной работе – 962 дня и 963 дня соответственно.
Топливо на основе тория имеет и другие важные преимущества. Одним из ключевых является то, что гораздо более высокая скорость выгорания топлива снижает количество плутониевых отходов более чем на 80%. У плутония более короткий период полураспада по сравнению с ураном-235 – около 24 000 лет и более 700 миллионов лет соответственно. Плутоний обладает высокой токсичностью даже в малых дозах. Его воздействие приводит к лучевой болезни, раку и часто к летальному исходу. Кроме того, торий имеет более низкую рабочую температуру и более высокую температуру плавления, чем природный уран, что делает его гораздо более безопасным и устойчивым к расплавлению активной зоны.
Свойства тория как источника чистой энергии тоже весьма впечатляющие.
В земной коре тория вдвое больше, чем урана. В Индии тория в четыре раза больше, чем урана. Его также можно извлекать из морской воды, как и уран, что делает его практически неисчерпаемым.
Проклятие тория?
Будем надеяться, ANEEL скоро станет основным топливом для стран, где работают тяжеловодные реакторы CANDU и PHWR, таких как Индия, Китай, Аргентина, Пакистан, Южная Корея и Румыния. В этих реакторах охлаждение и управление осуществляется с помощью тяжелой воды под давлением. Еще 50 стран (в основном развивающихся) либо уже начали реализацию ядерных программ, либо выразили заинтересованность в их запуске в ближайшем будущем. В целом только около 50 из 440 существующих в мире ядерных реакторов могут работать на этом новом топливе.
Ядерная энергетика сейчас переживает своего рода мини-ренессанс.
Энергетический кризис помогает увидеть в атомной промышленности самый надежный источник энергии, что дает ей существенное преимущество перед другими возобновляемыми источниками, такими как ветер и солнце, чья надежность пока оставляет желать лучшего.
Между тем Unite, крупнейший профсоюз Великобритании и Ирландии, поддержал призыв Ассоциации ядерной промышленности Великобритании (NIA) к масштабным инвестициям в атомную энергетику, заявив, что щедрые инвестиции в атомную промышленность необходимы для запуска экономики Великобритании после пандемии, а также для выполнения поставленной Евросоюзом цели по декарбонизации всех отраслей к 2050 году.
Лидеры Евросоюза признали, что атомная энергетика – это важный способ борьбы с изменением климата. Однако многие из них называют одной из своих главных целей водородную экономику.
Учитывая бурную общественную реакцию, пока неясно, сумеет ли ядерная энергетика вновь укрепить и расширить свои позиции в Соединенных Штатах. Тем не менее, у Америки, вероятно, все же будет готовый рынок для нового ториевого топлива, поскольку она уже подписала двусторонние ядерные соглашения, включая Соглашение 1-2-3, касательно безопасности, нераспространения оружия и ядерных материалов с 48 странами.
Ядерная энергетика может расширить свои позиции в Соединенных Штатах, если торий станет реальностью, что пока еще не гарантировано. На коммерческом уровне это пока не проверено. Разработка жидкосолевых реакторов на тории ведется в Китае, России и Франции с 60-х годов, однако пока никаких существенных результатов нет.
Радиолог Питер Карамоскос (Peter Karamoskos) из "Международной кампании по запрету ядерного оружия" (International Campaign to Abolish Nuclear Weapons) посоветовал миру не возлагать слишком большие надежды на торий: "Все без исключения ториевые реакторы никогда не были коммерчески жизнеспособными. Ни одна из предполагаемых новых конструкций даже отдаленно не выглядит жизнеспособной. Как и все производство ядерной энергии, они зависят от огромных вложений со стороны налогоплательщиков. Разница только в том, что в случае с ториевыми и другими реакторами-размножителями вложения на порядок больше, и поэтому ни одно правительство пока не согласилось полностью их профинансировать".
Топливо ANEEL может открыть перед нами путь, ведущий обратно к атомной энергетике, но только если ему удастся достичь успехов там, где торий не сумел этого сделать.
