Когда разговор заходит о новых достижениях в атомной энергетике, чаще всего вспоминают модульные реакторы. Все логично, ведь они, как обещают разработчики, компактнее и дешевле традиционных АЭС. Но параллельно развивается и другое направление — быстрые реакторы с новыми теплоносителями и встроенными системами накопления энергии. Один из самых заметных проектов такого типа — Natrium от компании TerraPower. Ее разработчики пытаются показать, что атомная генерация может работать в одной системе с переменными источниками энергии и оставаться гибкой. Давайте разбираться, что это и как функционирует.
Американская комиссия по ядерному регулированию выдала разрешение на строительство АЭС нового типа в США 5 марта 2026 года. Первый такой документ за почти десять лет. Теперь в Кеммерере, штат Вайоминг, начнутся полноценные работы по возведению ядерного острова прямо на площадке, где недавно остановили угольную станцию. Выбор места не выглядит случайным: здесь уже есть линии передачи, подстанции, вся необходимая инфраструктура, что сильно упрощает интеграцию в сеть и снижает стартовые затраты.
Заявку подали еще весной 2024-го, проверка прошла быстро, одобрение получили на 10 месяцев ранее ожидаемого. Дело в том, что проект реализуется в рамках программы Министерства энергетики по демонстрации новых технологий. Ну а TerraPower, основанная при активном участии Билла Гейтса, развивает его вместе с GE Hitachi. В общем, звезды сошлись как нужно.
Пока регулятор выдал разрешение только на строительство. Полноценную лицензию на эксплуатацию компания рассчитывает подать в конце 2027-го или начале 2028 года. Запуск станции ожидается не раньше 2030-го — скорее всего, более реалистичен 2031 год: для первого объекта такого типа почти неизбежны дополнительные доработки, которые обычно появляются уже в процессе строительства.
Устройство Natrium и как он работает
Это быстрый реактор с натриевым теплоносителем мощностью около 345 МВт электрических. В качестве топлива используется высокопробный низкообогащенный уран (HALEU). Установка дополнена системой накопления энергии на расплавленной нитратной соли: она позволяет временно увеличить выдачу станции примерно до 500 МВт более чем на пять с половиной часов, когда в сети возникает повышенный спрос. Эта технология уже много лет используется на солнечных станциях типа CSP (concentrated solar power, технология концентрации солнечной энергии) — например, на Gemasolar в Испании. TerraPower просто перенесла готовую технологию теплового хранения в атомную энергетику.
Конструкция относится к реакторам бассейнового типа: основной объем натрия размещен в большом резервуаре внутри корпуса. Такая компоновка упрощает архитектуру установки и уменьшает количество внешних трубопроводов и оборудования. Натрий поступает в активную зону относительно холодным, нагревается до нескольких сотен градусов и поднимается вверх за счет работы насосов и естественной конвекции. Горячий поток направляется к промежуточным теплообменникам, где передает энергию второму натриевому контуру, а тот уже переносит тепло в систему с расплавленной солью.
Далее энергия либо используется для выработки пара и вращения турбины, либо накапливается в тепловом хранилище. Первичный натриевый контур остается полностью замкнутым внутри реакторной установки, поэтому радиоактивные продукты не выходят за пределы защищенной зоны. После теплообмена охлажденный натрий возвращается в бассейн реактора — и цикл повторяется.
Такая схема позволяет реактору работать при давлении, близком к атмосферному, без необходимости в массивных корпусах и сложных системах аварийного сброса. Благодаря этому нагрузка на оборудование ниже, чем в традиционных водяных реакторах, а энергопотребление насосов остается сравнительно небольшим. Топливные сборки рассчитаны на длительную кампанию, поэтому перегрузки происходят редко, а объем образующегося отработанного топлива меньше. Тепловая мощность установки составляет около 840 мегаватт, а система накопления тепла на расплавленной соли позволяет изменять электрическую мощность станции в зависимости от потребностей энергосети.
Инженеры учли опыт прошлых проектов и постарались устранить слабые места — например, сделали акцент на герметичности контуров и быстром обнаружении утечек. Натрий реагирует с водой бурно, поэтому она появляется только на этапе генерации пара, после нескольких барьеров. В штатном режиме система работает почти автономно, а операторы регулируют лишь потоки и температуру соли.
Отвод тепла возможен благодаря естественной циркуляции теплоносителя, действию гравитации и конвекции, поэтому даже при остановке насосов реактор некоторое время способен охлаждаться без участия активных систем. Стоит отметить, что натрий химически очень активен, поэтому конструкция предусматривает несколько защитных барьеров и полную изоляцию от воды и воздуха. В результате получается сравнительно компактный энергоблок с более простой архитектурой, который потенциально легче строить и обслуживать.
Чем отличается от классических водяных реакторов
В обычных водяных реакторах вода находится под высоким давлением: она одновременно охлаждает активную зону, замедляет нейтроны и затем превращается в пар. В Natrium первичный контур полностью без воды, давление близко к атмосферному, а нейтроны остаются быстрыми. Благодаря этому уран-238 используется эффективнее, а часть долгоживущих актинидов дожигается прямо в реакторе, что уменьшает объем радиоактивных отходов.
Нет нужды в массивных защитных оболочках, рассчитанных на разрыв труб под большим давлением. Натрий передает тепло гораздо лучше воды, поэтому активная зона компактнее, а температура выше, — это увеличивает КПД цикла. Водяные реакторы обычно работают в режиме жесткой базовой нагрузки, а Natrium благодаря хранилищу может гибко менять выдачу электричества без изменения мощности самого реактора.
Подробнее о системе накопления на расплавленной соли
Между реакторной частью станции и турбиной размещена система накопления тепла на расплавленной соли. Она принимает энергию от натриевого контура и может удерживать ее в течение нескольких часов. Когда нагрузка в энергосистеме возрастает, запасенное тепло направляется в парогенераторы, и электрическая мощность станции временно увеличивается — примерно до 500 мегаватт на несколько часов. Такая схема позволяет реактору постоянно работать на полной тепловой мощности, а производство электроэнергии менять в зависимости от суточных колебаний потребления.
Без накопителя атомные станции часто проигрывают в конкурентной борьбе: возобновляемые источники в солнечный день или при сильном ветре обваливают цены, а базовая генерация вынуждена снижать мощность или останавливаться. Здесь же избыток тепла уходит в баки, а потом превращается в электричество именно в пиковые часы. Соль дешевая, стабильная, технология отработана в солнечных электростанциях с концентраторами.
Такой подход фактически превращает станцию в гибридную систему. Реактор обеспечивает постоянную тепловую мощность, а накопитель на расплавленной соли выполняет роль крупного теплового аккумулятора. Это позволяет станции лучше работать в одной энергосистеме с ветровой и солнечной генерацией, где объемы выработки сильно зависят от погоды. Сам реактор не приходится постоянно переводить на разные уровни мощности: он остается в оптимальном режиме, а колебания спроса компенсируются за счет запаса тепла.
Что еще…
Первый блок в Вайоминге — демонстрационный проект. Даже если его запуск сдвинется по срокам, сама технология уже привлекает внимание крупных компаний: недавно Meta* договорилась о финансировании проекта и поставках электроэнергии от будущих станций Natrium. Если установка подтвердит свою эффективность на практике, последующие энергоблоки смогут строиться быстрее и обходиться дешевле.
Меньший объем отходов, более полное использование топлива и возможность гибко менять выработку электроэнергии делают такие реакторы удобным инструментом для низкоуглеродной энергетики. Они не заменяют возобновляемые источники, а работают вместе с ними, помогая удерживать стабильность энергосистемы. В такой схеме атомные станции уже не ограничиваются ролью базовой генерации: они могут подстраиваться под спрос и покрывать рост потребления электроэнергии без строительства новых газовых или угольных станций.
* Признана в России экстремистской организацией и запрещена.
Комментарии (9)
dasThermometer
08.03.2026 16:13Такая же петрушка, как и с SMR. В штатах есть проекты, а вот реальной реализации нет.
Но вот какой шикарный маркетинг!
Alex283
очередная американская сказка про успешный успех
Экспериментальные реакторы на быстрых нейтронах появились в 1950-е годы. В 1960-е — 80-е годы работы по созданию промышленных реакторов на быстрых нейтронах активно велись в СССР, США и ряде европейских стран. Первый промышленный энергоблок с реактором на быстрых нейтронах — БН-350 — был запущен в СССР в 1973 году, второй энергоблок был установлен на Белоярской АЭС в 1980 году (БН-600). После закрытия в 2009 году французского быстрого натриевого реактора «Феникс» (Phénix) Россия осталась в мире единственной страной с действующими быстрыми энергетическими реакторами: БН-600 в 3-м энергоблоке Белоярская АЭС и БН-800 в 4-м энергоблоке Белоярская АЭС. Последний запущен 10 декабря 2015 года, в промышленную эксплуатацию вошёл в 2016 году, а в 2018 году на нём началось использование произведенного на Горно-химическом клмибинате "Ростатом" серийного МОХ-топлива.
Реактор БН-800 используется для отработки ряда технологий замыкания ядерного топливного цикла использованием «быстрых» реакторов, решающих проблему утилизации отработавшего ядерного топлива. Блок №4 Белоярской АЭС стал прототипом более мощных коммерческих «быстрых» энергоблоков БН-1200, строительство которых планируется в 2030-х.
Напомню, амеркиакнские реакторы на быстрых нейтронах дальше исследовательских установок не ушли, а в 80-х и вовсе было заброшено это направление.
ssj100
Также был французский Суперфеникс на 1200 МВт можно сказать комерческий, но был закрыт более по политическим причинам.
qwaqwaqwaqwaqwa
По данным ТАСС стоимость строительства реактора на быстрых нейтронах БН-800 оценивается в 145,6 млрд руб. Эксплуатационные расходы реактора БН-800, как ожидается, будут на 15% выше, чем у ВВЭР.
В августе 2015 года Научно-технический совет Росатома провел анализ проекта БН-1200. По результатам анализа было установлено, что технология БН-1200 не будет обладать конкурентным преимуществом на рынке.
БН-600, БН-800, БН-1200 это распил государственных денег на протяжении десятилетий, без какой либо экономической выгоды, в мире подлого чистогана такое неприемлемо.
ssj100
Это не распил, а техническая работа. Нарабатывания опыта для спокойной и уверенной эксплуатации более крупного блока. Где экономические показатели будут лучше чем в БН-800. Да они чуть дороже cтандартного ВВЭР но дает замкнутый цикл, и вроде как улучшенную безопасность. Вот видите и в США начали интересоваться темой, поэтому ложечки в виде технологии БН могут быть кстати "к обеду"
qwaqwaqwaqwaqwa
Безопасность ядерной энергетики вообще трудно оценить — ничтожная вероятность аварии на колоссальный ущерб. В совокупном ущербе от всех ядерных инцидентов Чернобыль ($200-700 млрд) и Фукусима ($188-200 млрд) составляют 98% ущерба,что дает суммарную оценку ущерба >$400–920 млрд, с учетом того что ущерб еще не полностью ликвидирован.
По данным исследования берлинского института DIW (2019), на примере 674 когда-либо построенных атомных электростанций показало, что частные экономические мотивы никогда не играли никакой роли. Вместо этого движущей силой их строительства всегда были военные интересы. Но даже если взять условную чистую прибыль как ~5% от выручки, то потребуется несколько сотен лет, чтобы условная прибыль ~$2-3 млрд/год покрыла ущерб только от уже случившихся ядерных аварий.
Ядерная энергетика — это лучший пример приватизация прибыли и национализация убытков. Всё разговоры про «замкнутый цикл» и «улучшенную безопасность» — это маркетинг за государственный счёт.
oYASo
Так а в чем сказка, и к чему этот исторических экскурс?
Вы тут пишите про сходства в виде быстрых нейтронов с натриевыми теплоносителем, это ок. Но вот дальше технологии сильно отличаются.
Во-первых, совсем другое топливо. На БН-800 и более новых используется МОКС топливо, а это либо оружейный плутоний, либо отработка других АЭС. И если в рамках РФ это ещё более-менее обоснованно (и того, и другого у нас много), то ставить такие станции по другим странам - довольно сомнительная идея. Плюс регуляция такого вида топлива (и его производства в первую очередь) - намного строже (и не нравится некоторым странам - смотрим на текущую ситуацию на востоке).
В Natrium же будет низкообогащенный уран. А это офигеть как важно, потому что обогащение урана - это самые дорогой процесс во всей этой цепочке. Плюс страны, которые научились эффективно обогащать уран, будут практически в шаге от ЯО, что опять же многим не нравится.
Дальше, есть посмотреть на конструкцию, то она выглядит сильно безопаснее. В БН-800 мы греем воду для турбины, а в Natrium греют соль, которая уже греет воду. То есть в нем исключают контакт натрия с водой, а это самая дорогостоящая часть конструкции БН-800 (и с самыми большими рисками отказа).
Ну, ещё есть фишка с накоплением. Тут не возьмусь сказать, насколько это маркетинг. Теоретически это можно быть очень полезно, когда ты можешь переключаться с солнечных батарей на реактор и обратно (особенно там, где для этого есть инфраструктура).
Поэтому теоретически, более простой и безопасный модульный реактор в перспективе смогут продавать в страны с зелёной энергетикой (читай - вся Европа, часть США и тд), а вот БН-800 и аналоги как будто бы только для внутреннего рынка РФ. Ну и реально работающий реактор БН-800 только один, а БН-1200 планируют построить только к 2035 году, а TerraPower вот уже строит свой первый, и, скорее всего, сделает это быстрее БН-1200 (как я понимаю, они уже через пару лет хотят ввести его в эксплуатацию).
Так что осторожно предположу, что доминирование Росатома на рынке атомной энергетике может быть сильно подпорчено в 2030-2040 годах, как это уже случилось с доминированием Роскосмоса.
Alex283
Американцы ничего нового не придумывают это обычный реактор на быстрых нейтронов
В РБН тоже используются низкообогащенный уран вместе (внимание!!!) с оружейным плутонием! Плутоний играет ключевую роль в реакторах на быстрых нейтронах – он не просто топливо, но и основа замкнутого ядерного топливного цикла (ЯТЦ), многократно увеличивающего ресурсную базу атомной энергетики. Плутоний-239 (239Pu) эффективно делится под действием быстрых нейтронов, выделяя энергию и новые нейтроны – это поддерживает цепную реакцию. Без него никакой обедненный уран (238U) просто не будет делиться, а и тем более не будет поддерживать самопроизводство топлива!
В первом контуре любого реактора на быстрых нейтронах используется натрий, потому что он не замедляет нейтроны, в отличии от воды. Как раз в тепловых реакторах вода используется для замедления, чтобы процесс не происходил так бурно.
А откуда американцы будут покупать для своих реакторов плутоний??? Наверняка полученных с реакторов БН. Поэтому доминировать Росатом еще долго будет! Не переживайте
В отличие от американского узкоспециализированного реактора, реакторы БН разрабатываются с учетом переработки радиоактивных отходов. Это можно сказать его основная фишка.
СССР, а в дальнейшем Россия накопила очень много радиоактивных отходов от работы АЭС, а также целенаправленно принимали радиоактивные отходы от других стран на хранение и дальнейшую переработку радиоактивных отходов. Реактор серии БН разрабатывались с учетом переработки этих радиоактивных отходов. Хотя теоретически каждый РБН можно приспособить под утилизацию радиоактивных отходов, но тут кроме самой возможности, нужна еще и технологическая составляющая.
Если зайти на англоязычную страницу TerraPower, то можно понять для чего это нужен изначально дохлый проект.
Что в современных американских реалях означает распил денег. Уверен, что к 2030 году проект окажется не перспективным и будет закрыт.