Rządy na całym świecie ścigają się w rozwoju małych reaktorów modułowych (SMR) jako elementu planów odrodzenia energetyki jądrowej, a w ostatnich latach poczyniono znaczące postępy. Wśród nich Stany Zjednoczone wydają się prowadzić w rozwoju mikroreaktorów jądrowych, po tym jak armia amerykańska ogłosiła niedawno poważną inwestycję w tę technologię.

SMR to zaawansowane reaktory jądrowe o mocy do 300 MW(e) na jednostkę, czyli około jednej trzeciej zdolności wytwórczej konwencjonalnego reaktora jądrowego. Ponieważ są znacznie mniejsze od tradycyjnych elektrowni i mają formę modułową, mogą być produkowane w fabrykach i transportowane na miejsce przeznaczenia. Ich mniejszy rozmiar pozwala na instalację w lokalizacjach nieodpowiednich dla większych reaktorów, a ich budowa jest znacznie tańsza i szybsza niż w przypadku konwencjonalnych elektrowni jądrowych. SMR mogą być również rozwijane stopniowo, aby nadążać za rosnącym zapotrzebowaniem energetycznym danego miejsca.

Mikroreaktor jest jeszcze mniejszy niż SMR. W Stanach Zjednoczonych trwa obecnie opracowywanie szeregu konstrukcji, których pierwsze wersje mają zostać uruchomione w ciągu najbliższych dziesięciu lat. Te kompaktowe reaktory jądrowe będą na tyle małe, że można je przewozić ciężarówką, statkiem lub samolotem, i będą mogły dostarczać znaczne ilości czystej energii bezpośrednio na miejscu — co jest szczególnie przydatne na obszarach wiejskich bez połączenia z główną siecią energetyczną.

Podobnie jak SMR, mikroreaktory będą produkowane i składane w fabrykach przed transportem do różnorodnych lokalizacji, co obniży koszty kapitałowe i przyspieszy produkcję. Oczekuje się, że będą charakteryzować się prostą, responsywną konstrukcją umożliwiającą samoregulację bez konieczności angażowania wielu wyspecjalizowanych operatorów, a także zostaną wyposażone w systemy bezpieczeństwa zapobiegające przegrzaniu lub stopieniu rdzenia reaktora.

Większość obecnie projektowanych mikroreaktorów ma generować od 1 MW do 20 MW energii cieplnej, którą można wykorzystać bezpośrednio do ogrzewania lub przekształcić w czystą energię elektryczną. Będą działać na paliwie o wyższym stężeniu uranu-235 niż stosowane w reaktorach konwencjonalnych i będą mogły być podłączane do mikrosieci alongside źródeł energii odnawialnej. Potencjalne zastosowania obejmują działania ratownicze po klęskach żywiołowych. Ponadto oczekuje się, że mikroreaktory będą działać bez tankowania do 10 lat, a ich szybkie usunięcie z danego miejsca i wymiana na nowe jednostki będzie możliwa w krótkim czasie.

W Stanach Zjednoczonych Departament Energii (DoE) wspiera różnorodne zaawansowane konstrukcje reaktorów, zgodnie z poparciem prezydenta Trumpa dla odrodzenia energetyki jądrowej. Trump wyraził poparcie dla szerokiego zakresu technologii jądrowych — od konwencjonalnych elektrowni jądrowych po SMR i mikroreaktory — dążąc do czterokrotnego zwiększenia produkcji energii jądrowej w USA do 2050 roku. Ten impuls jest również zgodny z rosnącym zapotrzebowaniem na energię elektryczną, ponieważ szybka rozbudowa centrów danych AI zintensyfikowała zainteresowanie stabilnymi, całodobowymi źródłami czystej energii mogącymi uzupełniać zmienne odnawialne źródła energii.

W lipcu z siedzibą w Teksasie działająca firma Aalo ogłosiła, że jej reaktor testowy Critical Test Reactor (CTR) osiągnął stan krytyczny — moment, w którym reaktor jądrowy jest w stanie podtrzymywać kontrolowaną, samopodtrzymującą się reakcję łańcuchową. „Nasz CTR przeszedł od rozpoczęcia budowy do trwałej reakcji łańcuchowej w mniej niż osiem miesięcy — jedna z najszybszych budów reaktora od 80 lat — a nasza firma przebyła drogę od założenia do rozszczepienia w mniej niż trzy lata” — oświadczyła Aalo. Firma koncentruje się na produkcji reaktorów o mocy 10 MWe do rozmieszczania w podzespołach Aalo Pod o mocy 50 MWe, zasilających centra danych AI.

Poza rozwojem w sektorze prywatnym, armia amerykańska w ostatnich latach przejęła rolę lidera w rozwoju mikroreaktorów, zgodnie z wydanej przez Trumpa dyrektywą wykonawczą 14299 — Deploying Advanced Nuclear Reactor Technologies for National Security — która ustanowiła armię wiodącą agencją w zakresie wojskowych przedsięwzięć energetyki jądrowej. Dyrektywa nakazała armii utworzenie oficjalnego programu z terminem 30 września 2028 r. na uruchomienie działającego reaktora w krajowej instalacji wojskowej. Działania te bazują na wcześniejszych pracach Departamentu Obrony w tej dziedzinie, w tym na programie mikroreaktorowym Pentagonu Project Pele, i odzwierciedlają od dawna istniejące obawy wojska, że wiele baz zależy od sieci cywilnej, co naraża kluczowe instalacje na awarie zasilania.

W sierpniu armia amerykańska ogłosiła plany przyznania nawet 2,2 mld dolarów pięciu firmom na budowę mikroreaktorów nowej generacji na bazach wojskowych w całych Stanach Zjednoczonych. Rozmieszczenie tych reaktorów będzie wsparte federalnym złagodzeniem przepisów dotyczących innowacyjnych konstrukcji reaktorów, będącym częścią szerszej przebudowy ram licencyjnych Nuclear Regulatory Commission dla reaktorów zaawansowanych, mającej na celu skrócenie czasu zatwierdzeń.

Armia zapewni finansowanie dla Antares Nuclear w Forcie Bragg w Karolinie Północnej; BWX Technologies w Forcie Campbell w Kentucky; General Atomics w Forcie Hood w Teksasie; Radiant Industries w Forcie Benning w Georgii oraz Westinghouse Government Services w Forcie Drum w stanie Nowy Jork, a celem jest rozmieszczenie co najmniej jednego mikroreaktora do trzeciego kwartału 2028 roku. Od wybranych firm będzie się oczekiwać pozyskania miliardów dolarów prywatnych inwestycji na wsparcie działań rozwojowych.

Jeff Waksman, główny zastępca sekretarza armii ds. infrastruktury, energii i środowiska, oświadczył: „Wierzymy, że będzie to grot włóczni nie tylko dla mikroreaktorów, ale dla wszystkich zaawansowanych reaktorów w Stanach Zjednoczonych… Ostatnio pojawiło się wiele firm zajmujących się mikroreaktorami, ale musimy pomóc im przejść ten najtrudniejszy etap.”

Chociaż większość dyskusji publicznych skupia się na rozwoju SMR, Stany Zjednoczone również mocno inwestują w budowę mikroreaktorów, dążąc do uruchomienia pierwszych reaktorów w ciągu najbliższych dwóch lat. Czy pięciu wybranych wykonawcom uda się dotrzymać terminu rozmieszczenia w 2028 roku — oraz jak ich działalność na bazach wojskowych wpłynie na późniejsze licencjonowanie komercyjne — będzie uważnie obserwowane w miarę rozwoju programu. Finansowanie ze strony DoE, w połączeniu ze wspierającymi politykami i regulacjami krajowymi, ma pomóc w szybkim rozwoju technologii w nadchodzących latach.

Autor: Felicity Bradstock dla Oilprice.com