Разговоры о ММР ведутся уже давно, но есть и реальные разработки, которые получают одобрения от регуляторов и постепенно становятся все ближе к реальному использованию. О состоянии этой отрасли можно судить и по количеству различных новостей, которые появляются едва не каждую неделю — все больше компаний занимаются вопросом разработки или применения малых модульных реакторов для энергоснабжения дата-центров.
И это объяснимо, ведь энергопотребление ЦОД-ов постепенно достигает гигантских объемов. Некоторые страны просто ограничивают строительство таких объектов, просто потому, что энергии не хватает. Есть и другие решения — локальные ГЭС, «зеленая» энергия, и ММР позволяют — вернее, позволят — строить ЦОД в больших количествах и масштабнее, чем сейчас. Подробности под катом.
Что там с индустрией сейчас?
По одному из прогнозов, к 2029 году — а это всего через 6 лет — дата-центры Ирландии будут потреблять около трети производимой и поставляемой в страну энергии. Похожая ситуация и в Дании. Здесь к 2030 году прогнозируют потребление около 15% производимой и поставляемой в страну энергии дата-центрами.
C другой стороны, по о данным МАГАТЭ, вполне себе серьезной организации, малые модульные реакторы могут вырабатывать от десятков до сотен мегаватт, чего вполне достаточно для ЦОД. Насколько можно судить, такие решения идеально подходят для средних и крупных дата-центров. Все же смысла строить мини-АЭС в подвале ЦОД любого размера и в любом месте нет. Есть страны, которые способны обеспечивать даже очень крупные ЦОД энергией без проблем. А есть и государства вроде Ирландии или той же Дании, которые упоминались выше. Там возможности постоянного масштабирования мощности энергетической инфраструктуры нет.
В общем, эксперты считают, что модульные реакторы оптимально подходят для объектов с энергопотреблением более 100 МВт. Если мини-АЭС производит энергии больше, чем нужно, то ее можно поставлять и обычным потребителям в муниципальную энергосеть. Если считать эталоном реакторы типа тех, что установлены в российской плавучей АЭС, то их на большой ЦОД понадобится 4. Мощность такого реактора — около 35 МВт (возможно, есть и более мощные варианты).
Кроме того, эксперты считают малые модульные реакторы решением, которое в состоянии обеспечить экобезопасный рост индустрии ЦОД. Кстати, ММР — вовсе не фантастика. Так, в 2020 году в России введена в эксплуатацию плавучая атомная электростанция с двумя реакторами по 35 МВт.
По мнению игроков отрасли, мини-АЭС подходят для больших дата-центров, которые расположены в регионах с ограниченным доступом к электроэнергии. Это могут быть Ирландия или США, некоторые из штатов — в этих регионах нехватка энергии стала проблемой давно. Скорее всего, ММР станут использовать на объектах с энергопотреблением более 100 МВт, ну а если мощности окажутся избыточными, то энергию можно будет продавать.
Насколько все это экономически целесообразно? Подсчитать не так просто. Но один из игроков рынка, стартап NuScale, который уже много лет занимается разработкой ММР, заявляет о том, что «нормированная стоимость» LCOE (рассчитанная с учетом всего жизненного цикла электростанции) ее реакторов составит $40-65 МВт·ч. Для станций на природном газе и наземных ветряных электростанций этот показатель составляет $37/МВт·ч, для солнечной энергетики — $33 МВт·ч.
А кто разрабатывает ММР?
Компаний немало, честно говоря, я удивился, проверив новости. Кроме той же NuScale есть еще ряд крупных и мелких организаций. Кто-то находится на начальной стадии, кто-то — уже имеет довольно серьезные наработки.
Например, компания Terrestrial Energy, занимающаяся разработкой малых модульных реакторов (SMR), объединила усилия со Schneider Electric. Совместный договор предусматривает оперативное развертывание инфраструктуры и масштабирование реакторов. Конечная цель — снижение цен на энергию. Решение, по словам партнеров, дает возможность обеспечить энергией крупные дата-центры, а также промышленные предприятия.
Компания собирается использовать концепцию «цифровых двойников» в течение жизненного цикла модулей. Это дает возможность снизить стоимость эксплуатации и, в целом, увеличить эффективность работы систем.
Источник.
Еще один игрок рынка, компания Oklo, заключила договор с Equinix, которая заплатила $25 млн за право получить до 500 МВт от малых модульных реакторов Oklo. Последнюю, к слову, поддерживает глава OpenAI Сэм Альтман.
Модульные реакторы Oklo на быстрых нейтронах в состоянии производить до 15 МВт каждый, работая до 10 лет без перезарядки. Equinix, таким образом, надеется начать получать энергию от SMR Oklo в США в течение 20 лет. Оператор ЦОД также получил право преимущественной покупки энергии, вырабатываемой определенными реакторами, сроком на 36 месяцев — выкупаемая мощность составит 100–500 МВт.
Кроме того, близится к логическому завершению работа команды проекта NuScale Power. Компания разработала мини-реактор, высота которого составляет немногим больше 20 метров, а ширина — 5 метров. Это гораздо меньше, чем у обычных реакторов.
Каких-то революционных отличий в структуре мини-реактора нет — в целом, это все та же концепция, что и во «взрослых» АЭС, но несколько видоизмененная. Здесь, как и в обычных реакторах, есть топливные стержни, которые позволяют нагревать воду до нужной температуры во внутреннем контуре. Он передает температуру во внешний контур, в результате чего приводится в движение турбина, которая и вырабатывает электроэнергию. Здесь все стандартно.
Но зато сам реактор небольшого размера, плюс у него есть система пассивного охлаждения. То есть насосов и дополнительных движущихся элементов, которые могут выйти из строя, почти нет. А это снижает уровень проблемности реактора, и довольно сильно.
Если что-то идет не так, реактор при помощи управляющих стержней глушит реакцию и переходит в режим ожидания. Если даже пропадает доступ к электричеству, которое используется для управления системами контроля, то стержни срабатывают автоматически — нужна только сила гравитации и ничего более. К сожалению, подробной технической документации для этих систем нет — разработчики хранят коммерческую тайну. Но по данным, предоставленными авторами идеи, становится понятно, что все это действительно работает.
Насчет безопасности вроде бы тоже все неплохо. Это, в частности, охлаждающие бассейны, в которые предполагается помещать реакторы. Такие резервуары планируется строить ниже уровня земли. Если что не так — вступает в дело система охлаждения и излишки тепла оперативно отводятся. Поскольку размер реактора не большой, то и тепла нужно отводить меньше, по сравнению со стандартными вариантами.
Что касается введения реакторов в строй, то в той же NuScale заявляют о возможности начала работы уже в 2025 году. Вероятно, сначала в ходе тестовых испытаний, а потом уже и полномасштабного запуска.
Читайте также
Комментарии (37)
FobOrgan
23.05.2024 14:20Почему-то все рассказывая о малых реакторах, даже о наших существующих обязательно упоминают длительное время работы без перезарядки топлива, но никто не говорит что эта длительность обеспечивается очень высоким уровнем обогащения урана, вроде до 20%, а каждый лишний процентик обогащения - это очень дорого.
igorts
23.05.2024 14:20Еще и жителей из ближайших населенных пунктов забыли спросить, захотят ли они жить рядом с такими реакторами.
Боюсь, что удельные издержки на обеспечение безопасности и прочую инфраструктуру для малых реакторов будут существенно выше, чем у больших АЭС.
exTvr
23.05.2024 14:20+4Еще и жителей из ближайших населенных пунктов забыли спросить, захотят ли они жить рядом с такими реакторами.
Приснопамятные хуситы унд иже с ними - "Я, я, я хочу, везите, дайте два!"
saege5b
23.05.2024 14:20Это обычные.
Компактные, там до 70-80% (если память не изменяет) обогащение.
И тут сильно напрягаются всякие МАГАТЭ и прочие комиссии по нераспространению атомного вооружения.
Ещё есть забавный момент, что у "взрослых" реакторов, отработку штатно забирает РосАтом, что сразу прописанно в стандартном договоре, а вот у многих конкурентов утилизация "отработки" это проблема пользователя. В "продвинутых" реакторах про утилизацию вообще молчо́к, либо что-то невнятное про переработку, когда в США это прямо запрещенно, либо про захоронение, но в США там "весело".
FobOrgan
23.05.2024 14:20+1Почитал, у той же ПАТЭС Ломоносов специальные версии реакторов, как раз топливо до 20% подпадает под нераспространение оружейного урана или что-то в этом роде. А прародитель этого реактора работал на обогащении до 40%.
С таким дорогим топливом они даже близко не приблизятся по цене к обычным реакторам, где 4-5% нужно.
Но даже ни это самое странное, а то что рынок малых реакторов это как дележ шкуры неубитого медведя, ни у кого их толком нет, зато есть новости как от них замечательно что-то будет работать.
DenSigma
23.05.2024 14:20Проблема, имхо, не в реакторах, а в персонале, который их будет обслуживать. Это раз.
Второе. Тендеция на приближение реакторов к потребителю противоречит тенденции в ИТ на оутсорс. Предприятия выносят в облака свои серверы. С чего бы владельцы датацентров станут корячиться и овладевать компетенциями ядерной энергетики? Они или построят датацентр рядом с гидро, угольной, ветряной или той-же ядерной станцией, либо тупо проведут специальную высоковольтную линию к своему датацентру (и то не сами, а при помощи энергоснабжающей компании).
Все это уменьшение противоречит развитию техники, которая суть одно - укрупнение и централизация.
У нас в девяностые тоже бытовало заблуждение, что сейчас обанкротим крупные совхозы, коров раздадут фермерам и они всех накормят. А жизнь привела к тому, что фермеры либо разорились, либо поумирали от невыносимого труда, а рулить стали агрохолдинги.
HenryPootle
23.05.2024 14:20+5Идея ММР в том, что они практически необслуживаемые. В типовое сооружение загружают капсулированный реактор, подключают провода и всё, телемаркет! Когда топливо вырабатывается, на реакторе загорается красная лампочка, приезжает трейлер, специалисты вынимают старый реактор и загружают новый, старый увозят на профилактику и перезагрузку.
В таком виде идея более чем жизнеспособная.
DenSigma
23.05.2024 14:20+1Персонал нужен не для того, чтобы урановые ломы в топку кидать, а для того, чтобы реагировать при нештатных ситуациях.
piton_nsk
23.05.2024 14:20Ну тут идея в том что все безопасно и в случае чего просто все выключится. Насколько идея жизнеспособна черт его знает.
saege5b
23.05.2024 14:20А нет там нештатных ситуаций.
Там конструктивно и физически так, что в случае чего, реакция распада просто останавливается, и всё.
Ставь новый реактор.
Т.е. если даже "раскрыть" реактор до активной зоны, то будет просто радиоактивная куча.
BugM
23.05.2024 14:20+3А Росатом глупенький продумывает запроектные аварии, строит уловители, обучает персонал действовать при них. Оказывается все это не нужно.
Bedal
23.05.2024 14:20+1Ваш сарказм понятен, но в новых проектах - и Росатома тоже - гораздо больше внимания стали уделять "безопасному разрушению".
Sly_tom_cat
23.05.2024 14:20+1Ох уж эти оптимисты...
Один такой считал что не бывает ничего нештатного если реактор на половинной мощности продержать почти сутки, а потом провалившуюся мощность для эксперимента поднять... а роль той самой кнопки, что гасила реакцию, до сих пор не очевидна.... в той радиоактивной куче, что получилось на 4-м блоке ЧАЭС.
Сделать первый контур внутри контейнмента - это палка о двух концах. Да радиоактивная водичка из контейнмента не выходит.... но вот и быстро охладить активную зону - возможности нет. Про все это "оперативное" пассивное охлаждение через стенки контейнмента - это смешно и грустно одновременно....
oleg_rico
23.05.2024 14:20+1Я уже лет 15 читаю про модульные атомные реакторы тот же toshiba обещал маленький для посёлков.
Только пока одни разговоры в отличие от росатома, который успешно запустил плавающий атомный блок и эксплуатирует его уже 4 года.
Что до цодов-то нафиг им атомные реакторы?
dekeyro
23.05.2024 14:20Про них все говорят, все считают, все планируют. Когда понадобится - достанут чертежи и сделают. Про ПАТЭС ничего не скажу, сделали, значит нужно было.
цодам нужно море энергии. и Воткнуть реактор рядом с ним и отвязаться от энергетики страны очень выгодно. Ибо в статье написано - даже запреты выдают на стройку потому что энергии не хватает.
oleg_rico
23.05.2024 14:20+2Ну конечно, это же так просто делать атомный реактор - достал чертёж и сделал. Французы строящие атомную станцию Финляндии не дадут соврать
Они же достали чертежи и как обещали в 2011 году станцию запустили правда? Или нет?
Атомный реактор не предназначен для маневрирования энергией. Соответственно сглаживать пики потребления нужно будет ещё электростанция. Заодно ещё нужно резервирование энергопитания.
dfgwer
23.05.2024 14:20АЭС может маневрировать вырабатываемой электроэнергией. Для этого пускают острый пар в обход турбин сразу в градирню. Реактор на 100% тепловой мощности, электроэнергия на любой удобной мощности от 10% до 100%.
Да и самим реактором научились маневрировать в пределах суточного цикла.
zompin
23.05.2024 14:20+1А изолироваться зачем? Устойчивость в энергосистемы падает. У вас может быть обслуживание, или нештатный останов реактора
thisnicknameisoccupied
23.05.2024 14:20Что касается введения реакторов в строй, то в той же NuScale заявляют о возможности начала работы уже в 2025 году. Вероятно, сначала в ходе тестовых испытаний, а потом уже и полномасштабного запуска.
Не понятно, о чем это. Наиболее проработанный проект NuScale по строительству станции в Айдахо был закрыт в 2023 году, после того как ее стоимость и ожидаемая цена кВт*ч существенно выросли, а потенциальные покупатели отвалились. Сейчас они ждут одобрения дизайна более мощного модуля у регулятора (77 МВт против предыдущего в 50 МВт) и надеются, что станции на его основе будут более выгодны. Но пока все выглядит так, что чем ближе к реализации, тем больше проблем и выше фактическая стоимость.
zompin
23.05.2024 14:20+1Самы проработанный РИТМ-200Н который строится в Якутии, если говорить про наземные. У этого блока есть референсы на тех же ледоколах. А проектов ММР не мало, но это всего лишь проекты
SinsI
23.05.2024 14:20У реакторов крайне велика постоянная составляющая стоимости, не зависящая от количества вырабатываемой энергии - защитные сооружения для реакторов на 50 МВт и на 1000 МВт отличаются не в 20 раз.
Поэтому сама идея "малых модульных реакторов" кажется абсурдной - стандартизация и серийное производство, конечно, хорошо сказываются на себестоимости, но явно не настолько чтобы компенсировать стоимость защиты.
zompin
23.05.2024 14:20Не везде нужны гигаватные блоки. Здесь похоже расчет на "Мы построим 10 блоков по 50МВт, но быстро". А про безопасность думаю вы правы, про физическую уж точно
saege5b
23.05.2024 14:20Там основная проблема - крайне высокая степень обогащения.
Коэффициент расхода урана 235 на мегаватт примерно одинаков при разных схемах. Но одно дело, когда всего урана в реакторе 100 тонн (абстрактно) и другое - 500 кг. Поэтому, все эти схемы упираются в оружейное обогащение, с проблемами в виде разных надзорных комиссий и осознанием того факта, что каждое шевеление вокруг реактора должно сопровождаться вагоном справок и докладных.
А в конце жизненного цикла возникает вопрос с захоронением, а в США переработка прямо запрещена, а это отдельные "большие" деньги.
CodARM
23.05.2024 14:20ИМХО, если строить на территории ЦОД, то на охране можно сэкономить, территория ЦОД, в подавляющем большинстве случаев, и так охраняемая территория. А основные отличия в охране ЦОД и ЦОД+реактор, как я вижу, это наличие вооруженной охраны, служб реагирования, зоны отчуждения, патрулей, развитой системой видеонаблюдения, что можно выставить как плюс в рекламе самого цод. Да и, судя по тому что я читал, западный обыватель воспринимает ядерный реактор как очень стабильный источник энергии.
500rur
23.05.2024 14:20После Чернобыля и Фукусимы фантазировать на тему чертовой кучи ядерных реакторов, понатыканных там и здесь - довольно странно, кмк.
cahbeua
23.05.2024 14:20+1Вроде бы сам по себе размер реактора давно давным не является ключевой проблемой. Гораздо важнее стоит вопрос безопасности. Когда на страну 20 реакторов за которыми смотрит 400 инженеров, которые каждые 2 рода проходят переподготовку и тестирование (причём до сих пор не так как 3 категория элекробезопасности или высотные работы, а прямо таки с экзаменом) это одно. А когда у каждого в подъезде будет по реактору, и на звонок в аварийку "Алё, у нас тут фонит так что петрович уже полысел, а он между прочим васгенович по маме" будут получать ответ "уже 4 часа, я одна а вас многа и вобще сёдня пятницо, ждити до панидельника, кушайте йод" будет ой как не весело.
TedBeer
23.05.2024 14:20NuScale заявляют о возможности начала работы уже в 2025 году.
Уже не будет в 2025. Я слежу за темой некоторое время даже прикупил их акций, но они облажались. Стоимость первого проекта SMR в штатах несколько раз увеличивалась, так что результирующая стоимость стала неконкурентной и заказчик отказался от проекта - https://www.utilitydive.com/news/nuscale-uamps-project-small-modular-reactor-ramanasmr-/705717/ Хотя NuScale пока единственная компания в штатах проект которой получил официальное одобрение ядерной комиссии. А так по миру 18 стран изъявили желание запуска SMR в своей стране. Китай уже объявил, что запустил у себя SMR, но судя по картинке и описанию, это ближе к классической атомной станции. Есть планы у британского Ролс-Ройса у которого есть опыт изготовления реакторов для западных атомных подлодок, у Хитачи отдельная компания занимается SMR. У РосАтома были бы неплохие шансы, если бы Путин не наговнил с войной. А теперь даже от поставок ядерного топлива из России будут отказываться и это повлияет на все проекты, т.к. поставщиков топлива в мире не так много. Тут еще и LENR (low energy nuclear reactions) объявляет о технологиях близких к коммерциализации. Посмотрим что скажут на ближайшей конференции. Там уже нет этих страшилок с радиацией.
BugM
У всех таких вопрос есть один вопрос. А зачем? Купить обычный ВВЭР у Росатома дешевле и выгоднее. Датацентры обычно стоят не в пустыне, куда пристроить гигаватт найдется.
M_AJ
В абсолютных цифрах, или в цене за мегаватт мощности, потому что это принципиально разные вещи. Возить грузы тоже гораздо дешевле морем, но если тебе нужно перевозить 10 контейнеров в год, ты не будешь строить целый контейнеровоз. Так же и с большой электростанцией -- должен найтись тот, кто решит, что ему выгодно ее строить, об этом нужно договориться, ее нужно включить в энергосистему и так далее. Для примера можете взять Руппур: символический первый камень заложили в 2012 года, ввести в эксплуатацию планируют только в этом году. Это больше 10 лет, а вам новый ДЦ надо бы ввести через год-два. Да и порядок цен совершенно другой, АЭС Руппур с двумя энергоблоками оценивается в $13 млрд.
BugM
Жить одним днем невыгодно. Энергетику разумно планировать на десятилетия. С учетом стоимости эксплуатации эти десятилетия.
Если надо срочно, то у того же Росатома можно взять в аренду плавучий реактор. Пусть поработает пока нормальная АЭС строится. Дороже, но зато сразу.
Гигаватт это немного. Датацентр в пустыне я не представляю. Город рядом остатки этого гигаватта с радостью потребит.
Со временем постройки тоже самое. Если прийти и предложить 100% предоплату, то о сроках можно и поторговаться.
M_AJ
В идеале да, а в реальности АЭС это проект государственного масштаба, и вам нужно будет убедить целую кучу народа в том, что им выгодно в нее вложиться, а это им может быть вовсе не так очевидно.
Эта плавучая электростанция существует в единственном экземпляре, не знаю, как в принципе можно серьезно обсуждать его аренду.
BugM
1 >> 0
Малых модульных реакторов существует 0.
Radisto
Это в стране со стабильностью в десятилетие. А там, где каждые пару лет что-то происходит, жить одним днём эффективнее - проект на десятилетие все равно доделан не будет, а все это время будет средневековье, так что лучше жить здесь и сейчас. Менее эффективно лучше, чем никак. Поэтому в странах Африки дроны возят лекарства (иногда) и учат и лечат по телевизору, но при этом нет дорог, больниц и школ.