Шустрые малые: США хотят запустить серийное производство малых реакторов

Международная консалтинговая компания McKinsey выпустила доклад «Атомная энергетика: в процессе возрождения». Малые модульные реакторы (ММР) там оценивают как ключевой фактор ускоренного развития атомной энергетики. Строить их гораздо быстрее и дешевле, если, конечно, оптимизировать процедуру лицензирования. И в США уже пошли по этому пути.

Трамп рушит барьеры

В июне 2025 года Министерство энергетики США запустило пилотную программу, направленную на упрощение регуляторных процедур и преодоление барьеров на пути внедрения передовых ядерных технологий. Инновационные реакторы разрешили испытывать не только в национальных лабораториях, что должно ускорить коммерциализацию этих проектов.

Юридически программа опирается на указ, подписанный президентом Дональдом Трампом в мае 2025 года. Минэнерго было поручено радикально ускорить процесс тестирования передовых реакторов с целью запуска не менее трех к 4 июля 2026 года — к 250-летию независимости США.

Трое первых

4 июня о достижении критичности (см. словарь) на реакторе Mark-0 заявил стартап Antares Nuclear. Демонстрация проходила в Национальной лаборатории Айдахо. Mark-0 — тестовый реактор с натриевыми тепловыми трубами для полностью пассивного отвода тепла. В реакторе используется триструктурное изотропное топливо (TRISO) с высокопробным низкообогащенным ураном. Потенциальный заказчик — армия США: реактор может снабжать энергией передвижные оперативные базы. Antares Nuclear обещает, что первые коммерческие установки появятся в следующем году.

Вторым стал компактный реактор Ward-250 на 5 МВт компании Valar Atomics. Самоподдерживающаяся реакция была получена 18 июня в научно-исследовательском центре, созданном властями округа Эмери (штат Юта) для частных ядерных стартапов. Ward-250 — высокотемпературный газоохлаждаемый реактор, использующий топливо TRISO, графитовый замедлитель и гелий в качестве теплоносителя. 1 июля Ward-250 был подключен к электросети, работал примерно на 37 % мощности и выдавал порядка 100 кВт тепловой энергии, сообщила Valar Atomics (независимых измерений электрической мощности не велось). Тепло передавалось на термоэлектрический преобразователь, который обеспечивал питание вычислительной нагрузки суперкомпьютера Nvidia DGX Spark, созданного под задачи искусственного интеллекта (ИИ), и демонстрационного веб-сервера Valar Atomics.

В Юте Valar Atomics и Nvidia объявили, что будут сотрудничать в создании небольших ИИ-фабрик, работающих от атомной генерации. Но, говорят эксперты, до этого еще далеко. Ward-250 — не готовый энергетический стандарт для ИИ-инфраструктуры, а промежуточный инженерный шаг от самоподдерживающейся ядерной реакции к питанию вычислительной нагрузки.

Третьим кандидатом на достижение критичности к установленному Дональдом Трампом дедлайну считался предназначенный для производства медицинских и промышленных радиоизотопов реактор Groves. Однако компания-разработчик Atomic Alchemy к 4 июля не успела. Сейчас установка проходит цикл предпусковых проверок. Для загрузки топлива и запуска не хватает одобрения регулятора.

ИИ заставляет торопиться

Колоссальный рост энергопотребления ИИ-индустрией — главный драйвер интереса к малым реакторам. Нейросетям и суперкомпьютерам требуется бесперебойная круглосуточная подача электричества. Мощностей традиционной энергетики уже сегодня не хватает, а возобновляемые источники нестабильны из-за климатических ограничений. Помимо лидеров гонки, о принципиальной готовности своих проектов для дата-центров и ИИ заявляют Aalo Atomics и GE Vernova Hitachi. Реактор первой компании, Aalo-X по плану будет сопряжен с дата-центром в 2027 году, реактор второй, BWRX-300, ждет инвестиционного решения о строительстве в Техасе в 2029 году.

Такие гиганты, как Amazon, Google и Microsoft, подписывают соглашения о покупке электроэнергии будущих малых реакторов. По оценке американских экспертов, энергоснабжение дата-центров от малых модульных реакторов может начаться в конце 2027 года.

«Резкая активизация американской администрации и американских разработчиков является одним из наглядных примеров того, что прогнозы об ускоренном развитии атомной энергетики в мире — это не пустые гипотезы, а реальный процесс, разворачивающийся на наших глазах, — заявил глава «Росатома» Алексей Лихачев, комментируя новости из США. — Поздравляем американских коллег, которые довели до физпуска свои микрореакторы впервые за многие десятилетия. И в то же время понимаем, что это скорее экспериментальные стенды, чем полноценные энергоустановки. Опираясь на наш опыт, можно уверенно сказать, что доводка разработок до коммерческого воплощения займет годы. Но активное движение США в направлении развития проектов АСММ (атомных станций малой мощности. — «СР») — еще одно подтверждение верности курса на широкое внедрение подобных проектов».

РИТМичная работа

«Росатом» производит серийные реакторы малой мощности РИТМ (см. справку) уже много лет.

«У нас за плечами 13 РИТМов разной мощности, — напомнил Алексей Лихачев. — Один реактор, 14-й по счету, произведен для головного плавучего энергоблока, который будет работать на Баимском месторождении. Второй, для него же, — в завершающей стадии изготовления. В июне мы приступили к сооружению наземной АЭС в Узбекистане, в составе которой будут в том числе два малых энергоблока. Реакторы для них тоже уже производятся. И все это — не экспериментальные стенды, а серийное коммерческое решение. Всего на наших предприятиях в разной стадии изготовления 11 реакторных установок (серии РИТМ. — «СР») для малых АЭС».

У госкорпорации есть не только РИТМ. «Шельф-М» — установка интегрального типа с водо-водяным реактором. Топливом будет диоксид урана в матрице из силумина — сплава алюминия и кремния. Активная зона выполнена по канальной схеме. Топливная кампания — восемь лет. Длина «Шельфа-М» — 11 м, диаметр — 8 м, вес полностью готового модуля — 370 т. Первый «Шельф-М» заработает на Чукотской АСММ, которая обеспечит энергией Эльконский горно-металлургический комбинат. На площадке станции идут инженерные изыскания. Завершен этап ресурсных испытаний топлива. Физпуск и ввод в промышленную эксплуатацию АСММ ожидается в 2030 году.

В стадии разработки в отраслевых научных центрах еще несколько проектов. Например, пилотная атомная термоэлектрическая станция теплоснабжения «Елена-АМ» Курчатовского института. В ее основе водо-водяной реактор с саморегулированием мощности, в обоих контурах для отвода тепла применяется естественная циркуляция. Термоэлектрогенератор преобразует тепло в электроэнергию напрямую: за счет разницы температуры проводников образуется разность потенциалов и возникает ток. В активную зону высотой 120 см загружается 241 сборка с топливом обогащением не более 19,5 %. Проектная тепловая мощность «Елены-АМ» — 3 МВт, электрическая мощность термоэлектрогенератора — не менее 100 кВт. Срок эксплуатации — 25–30 лет. Реактор не нуждается в обслуживании. Персонал необходим лишь при монтаже, запуске, выходе на номинальную мощность и демонтаже. Демонстрационный прототип «Елены-АМ» работает в Курчатовском институте с 1997 года.

Регуляторные сложности в России

«Американские реакторы нацелены на энергообеспечение военной инфраструктуры, это заявляется вслух и прямо, — подчеркнул Алексей Лихачев. — Наши проекты АСММ нацелены на то, чтобы дать доступ к чистой энергии в самых удаленных точках страны и мира, обеспечить удобную инфраструктуру для дата-центров, способствовать улучшению качества жизни людей. АСММ — это мейнстрим на десятилетия. Но внедрение этой технологии сопряжено с регуляторными сложностями. Для надзорных органов это принципиально новые объекты, отношение к ним осторожное и очень консервативное. В мире уровень избыточного консерватизма снижается. Успехи американской атомной индустрии — заслуга не только конкретных разработчиков и производителей, но и национального регулятора, идущего навстречу компаниям. Что касается России, если мы хотим и дальше выигрывать конкурентную борьбу на рынке атомной энергетики, теперь уже в малой и средней мощности, нам нужно по-новому взглянуть на подходы в области лицензирования таких установок. Это задача государственной важности».

Словарь

Малый реактор — в классификации Международного агентства по атомной энергии реактор мощностью менее 300 МВт.

Критичность — состояние реактора, при котором цепная реакция деления становится самоподдерживающейся: каждое деление рождает ровно столько нейтронов, сколько необходимо для следующего деления. Это означает, что баланс нейтронов идеальный и реактор готов к выходу на номинальную мощность.

Справка

РИТМ-200 и РИТМ-400 — водо-водяные реакторы малой и средней мощности, разработанные в Опытном конструкторском бюро машиностроения им. Африкантова. Благодаря интегральной компоновке они вдвое легче и компактнее установок предыдущих поколений.

РИТМ-200 — базовый судовой реактор тепловой мощностью 175 МВт. Применяется на ледоколах проекта 22220. Существуют модификации для плавучих энергоблоков (РИТМ-200С и РИТМ-200М) и наземных станций (РИТМ-200Н).

РИТМ-400 — самый мощный реактор серии (тепловая мощность 315 МВт). Разработан для тяжелых ледоколов нового поколения проекта «Лидер».

Прогноз

Мировое потребление электроэнергии центрами обработки данных в 2026 году увеличится на 26 % — до 565 ТВт·ч, прогнозирует исследовательская компания Gartner. В прошлом году оно составляло 447 ТВт·ч, что на 15,5 % превысило показатель 2024 года. Потребление электроэнергии серверами, оптимизированными для ИИ, в 2025 году выросло на 83,6 % — до 95 ТВт·ч. В этом году оно повысится на 84,2 % и составит 175 ТВт·ч. В 2027 году ожидается увеличение на 47,8 % — до 258 ТВт·ч.

Экспертное мнение

«Малые модульные реакторы могут изменить отрасль. Их строительство обеспечит большую стандартизацию (реакторных установок. — «СР»), реакторы будут производиться серийно, вне площадок размещения. Это позволит сократить сроки строительства и интегрировать ММР в региональные энергосистемы или промышленные центры, где реакторы гигаваттного масштаба были бы неуместны.

В настоящее время разрабатывается более 90 концепций ММР, причем наиболее продвинутые из них уже переходят от стадии проектирования к строительству».

Из доклада McKinsey