Проект Pele: реактор, который всегда с тобой
Мрачное будущее мини-АЭС Pele. Источник: pipedot.org
Идеальный гаджет
Идея приручить ядерный реактор для военных нужд и сделать его не больше полевой технички витала в умах инженеров очень давно.
Первыми были советские конструкторы с гусеничной атомной электростанцией ТЭС-3 еще в конце 50-х годов. Назвать её компактной нельзя – атомный реактор с инфраструктурой размещался на четырех шасси тяжелых танков. Станция работала без нареканий, имела большой срок службы и вполне могла бы питать электричеством и теплом отдаленный гарнизон. Но габариты и запредельный вес ТЭС-3 не позволили продолжить совершенствование конструкции.
На новом уровне концепция передвижной ядерной станции получила продолжение в начале 80-х годов, когда советская промышленность предложила в серию изделие «Памир-630Д». Если ТЭС-3 был выполнен по классической схеме водо-водяного реактора, то у «Памира» теплоносителем выступало соединение «Нитрин» на основе тетраоксида диазота. Это позволило уменьшить габариты реактора и поднять температуру на выходе из горячей зоны до 500 градусов Цельсия. Станцию разместили на двух тяжелых тралах, тягачами которых выступали белорусские МАЗы в специальном исполнении. В отличие от ТЭС-3, пара полуприцепов могла перемещаться по дорогам общего пользования и вполне приличному бездорожью.
Только получилась в итоге настоящая гремучая смесь на колесном ходу. Мало того, что в реакторе находилось почти двадцать килограмм высокообогащенного диоксида урана, так еще и теплоноситель оказался удивительно токсичным. Как утверждается, в ходе обкатки рабочих процессов реактора один из разработчиков отравился «Нитрином» насмерть. После Чернобыльской аварии проект закрыли, и с тех пор об отечественных проектах мобильных атомных реакторов ничего не слышно.
Но от идеи электропитания отделенных военных гарнизонов от малогабаритных атомных станций не отказались. Особенно в свете освоения Северного морского пути.
В Соединенных Штатах первые опыты с мобильными станциями датируют началом 60-х годов. Это была ML-1 Mobile Power System, которая должна была совершить революцию в отрасли.
Во-первых, для сокращения размеров инженеры пошли на большой риск и накачали реактор азотом. По идее он должен был играть роль теплоносителя, а в случае чего его запасы можно было быстро пополнить из окружающего воздуха. Но газовое охлаждение горячей зоны реактора требовало нетривиальных решений по герметизации контура. Эту проблему американцы так и не смогли решить – газ сквозил из трубопроводов, да еще выносил с собой немало радиоактивных частиц.
Второй уникальной особенностью ML-1 была аэротранспортабельность – это был первый в истории прецедент подобного рода. Станция помещалась в четыре стандартных контейнерах и перебрасывалась по воздуху на С-130.
Как уже понятно, революции не случилось – конструкция оказалась настолько сырой, что дело не дошло даже до опытной эксплуатации в войсках.
Проект Pele
Американцы в качестве основного мобильного источника энергии используют комплекс Advanced Medium Mobile Power Source, включающий в себя пять многотопливных электрогенераторов мощностью от 2,5 кВт до 2,5 МВт. Разработчики уверяют, что в сравнении с предшественниками, снятыми с вооружения в 2011 году, генераторы на 21 процент экономичнее, а также надежнее и безопаснее.
Однако законы физики и химии не обманешь – гарнизонам для электростанций приходится непрерывно поставлять горючее и расходные материалы. Это, во-первых, хлопотно, а во-вторых, повышает уязвимость любой обособленной базы США от атак. Стоит перекрыть караваны с горючим, и хваленая американская техника долго не протянет. Количество военных баз в американской армии перевалило за восемь сотен, что создает гигантские проблемы с доставкой топлива.
Одновременно с этим Пентагон постоянно наращивает число потребителей электроэнергии в армии. Легкую колесную технику американцы планируют перевести на электротягу уже через 25–30 лет. И в дальнейшем этот тренд планируют распространить на все бронированные машины, вплоть до танков. Одновременно с этим в США мечтают о противоракетной лазерной обороне и еще куче гаджетов, кратно увеличивающих потребность в электричестве. Поэтому, если бы проект малогабаритной АЭС военного назначения не существовал, его следовало бы придумать.
А налогоплательщикам американцы скармливают историю про снижение пресловутого «углеродного следа» от военной инфраструктуры. По данным Пентагона, только за 2020 год армия «израсходовала почти 78 миллионов баррелей топлива для энергоснабжения кораблей, самолетов, боевых машин и резервных баз на общую сумму 9,2 миллиарда долларов».
Вроде бы внушительная цифра, которая тем не менее кажется ничтожной на фоне 750-миллиардного оборонного бюджета Пентагона. И на фоне выбросов, которые ежегодно доставляют в атмосферу Соединенные Штата, доля военных едва достигает пары процентов. Исследователи подсчитали, что последние три года военные США выбрасывают более пятидесяти миллионов тонн углекислого газа каждые двенадцать месяцев. Большинство стран мира не способны в принципе генерировать такую массу парниковых газов.
Примерно так может выглядеть Pele. Источник: atomic-energy.ru
Ответом на все вышеописанные вопросы американцы посчитали проект малогабаритного атомного реактора IV поколения по имени Pele.
Программа разработки стартовала в марте 2022 года и должна увенчаться для американцев созданием серийной малогабаритной АЭС мощностью от 1 до 5 МВт. При этом загружать ядерное топливо в реактор планируется не чаще одного раза в три года. Интересно, что Pele должен стать первым в США реактором IV поколения.
Пентагон во второй раз в истории пытается совершить революцию в атомной энергетике – ML-1 шестьдесят лет назад также базировался на непроверенных решениях. Первый прототип планируют создать в Национальной лаборатории в Айдахо. АЭС IV поколения – это широкое понятие, включающее в себя несколько разнообразных схем, отличающихся как типом охлаждения, так и используемым топливом. Американцы для Pele выбрали газовое охлаждения (привет от азотного ML-1) и очень специфическое топливо – TRISO (tristructural-isotropic).
Таблетки TRISO. Источник: naukatehnika.com
Шарик диоксида урана диаметром в 0,5 мм обернут графитовой оболочкой, далее следует слой пирографита, карбида кремния и сверху все накрывается еще одной пирографитовой оболочкой. За удержание продуктов деления отвечает графит, окружающий сердечник из диоксида. В остальном Pele это типичный реактор – в стержни загружается топливо, а тепло от горячей зоны в парогенератор передает неназванный пока газ. Это может быть гелий, азот или даже водород – более чем за полвека американцы научились строить герметичные и прочные трубопроводы для любого теплоносителя.
Головным разработчиком компактной АЭС является компания BWX Technologies, зарабатывающая на поставках ядерного топлива. Контракт на постройку прототипа Pele подписан в прошлом году и подразумевает для этой цели 300 млн долларов. Готовое изделие ожидают к 2024 году. BWX начали выпуск адаптированного для нового реактора «трехслойного» топлива TRISO в декабре 2022 года.
На производстве BWX Technologies в Линчбурге, штат Вирджиния. Источник: atomic-energy.ru
Несмотря на декларируемую безопасность Pele, американцы отлично понимают, что в случае даже локальной заварушки мини-АЭС не прожить и нескольких суток. Гибель даже самой сверхсовременной атомной электростанции от банальной мины или снаряда надолго сделают близлежащую территорию непригодной для использования. Как и окружающих солдат. Поэтому Пентагон предлагает использовать Pele пока только на островных базах и в Арктике. В случае коллапса гибель нескольких АЭС континентальная Америка легко переживет. Чего нельзя сказать о потенциальных противниках.
Программа Pele косвенно сигнализирует, что американцы намерены создать России весомую конкуренцию за контроль над Северным морским путем. Мини-АЭС – это инструмент наращивания сил на севере и повышения автономности отдельных подразделений. И с этим в будущем придется считаться всем. Если Pele все-таки заиграет как надо.
Информация