Армия послужит науке: американские военные инвестируют в разработку малых реакторов

Командование армии США в рамках программы Janus выделит деньги на оснащение пяти своих баз 20 малыми модульными реакторами (ММР). Это гарантирует, что стратегические объекты не останутся без электричества даже при масштабном блэкауте. Пять компаний-разработчиков получат от военных суммарно 2,2 млрд долларов. «СР» собрала информацию об их проектах.

R-1

Разработчик: Antares Nuclear
Место: Форт-Брэгг, штат Северная Каролина

Особенность проекта — пассивное охлаждение активной зоны натриевыми капиллярными теплоотводами. За счет высокой теплопроводности натрий эффективно передает тепло азоту, заполняющему второй контур. Нагретый азот под давлением крутит газовую турбину. В схеме нет типичных для АЭС паровых турбин, что делает R-1 компактным и независимым от воды.

Топливо — триструктурное изотропное (TRISO) с обогащением 19,75 % по урану-235. TRISO представляет собой шары диаметром около 1 мм. В центре — урановое ядро диаметром 0,5 мм, окруженное тремя слоями пироуглерода и карбида кремния. Слои работают как сверхпрочная гермооболочка, удерживающая радиоактивные продукты деления.

Первый R-1 планируют запустить в 2027 году. Всего же Antares Nuclear поставит армии США три микрореактора мощностью от 199 кВт до 1 МВт. В июне этого года в Национальной лаборатории Айдахо вывели на критичность (управляемую самоподдерживающуюся цепную реакцию) демонстрационный реактор такого типа Mark-0 нулевой мощности.

К слову, в сентябре стало известно, что Antares Nuclear и космические силы США подписали контракт на разработку малого реактора R1-S для питания космических аппаратов.

BANR (BWXT Advanced Nuclear Reactor)

Разработчик: BWXT Advanced Technologies
Место: Форт-Кэмпбелл, штат Кентукки

Высокотемпературный газоохлаждаемый реактор мощностью 20 МВт (э) и 75 МВт (т) может работать без перегрузки топлива до четырех лет. Строительство хотят начать в конце 2028 года. Технологическими партнерами BWXT Advanced Technologies выступают Northrop Grumman и Rolls-Royce.

Нужно сказать, что это не первый проект BWXT Advanced Technologies для военных. В 2022 году компания выиграла тендер Пентагона на разработку транспортируемого микрореактора. Установку Pele мощностью 1,5 МВт сейчас собирают. И Pele, и BANR будут работать на топливе TRISO и охлаждаться гелием. Но если для Pele главное — мобильность, то для BANR на первом месте все же мощность. Реактор будет полустационарным, не предназначенным для частого перемещения.

И наконец, BWXT Advanced Technologies — единственный участник программы Janus, который самостоятельно производит топливо для своих реакторов — на заводе в Линчберге, штат Вирджиния.

Kaleidos

Разработчик: Radiant
Место: Форт-Беннинг, штат Джорджия

Высокотемпературный газоохлаждаемый реактор мощностью 1 МВт с гелиевым теплоносителем на TRISO-топливе разработан специально для быстрого развертывания и замены дизель-генераторов. Установка спроектирована так, чтобы ее можно было перевозить в стандартном транспортном контейнере грузовиком, самолетом или поездом. Топливная кампания — пять лет. Основные системы Kaleidos рассчитаны на четыре перезагрузки топлива, то есть срок службы реактора составит 20 лет.

Первый прототип Kaleidos планируют испытать в Национальной лаборатории Айдахо в этом году. Всего армия США заказала у Radiant 15 микрореакторов. Кроме того, у компании есть соглашение с Equinix (один из мировых лидеров рынка дата-центров и цифровой инфраструктуры) на 20 установок. В прошлом году Radiant объявила о планах построить завод для массового выпуска Kaleidos в Ок-Ридже. Со временем рассчитывают выйти на 50 реакторов в год.

GA-TES (General Atomics Tactical Energy System)

Разработчик: General Atomics Electromagnetic Systems
Место: Форт-Худ, штат Техас

Реактор базовой мощностью 5 МВт с возможностью масштабирования до 20 МВт будет работать на металлическом топливе из сплава гидридов урана и циркония. Теплоноситель — жидкометаллический, но его химический состав является коммерческой тайной. General Atomics Electromagnetic Systems заявляет, что GA-TES не требуются насосы для прокачки теплоносителя, так как будет обеспечена его естественная циркуляция. Срок службы реактора — 40 лет, длительность топливной кампании — до пяти лет.

«Пассивная безопасность и простота эксплуатации — ключевые принципы конструкции нашей тактической энергетической системы, — говорит Кристина Бэк, вице-президент подразделения ядерных технологий и материалов. — Самозащищенное топливо и система охлаждения с естественной циркуляцией теплоносителя снижают зависимость от систем активной безопасности и операторов, обеспечивают гибкость, необходимую для удовлетворения меняющихся потребностей оборонного сектора в энергии».

eVinci

Разработчик: Westinghouse Government Services
Место: Форт-Драм, штат Нью-Йорк

Для доставки реактора с натриевым теплоносителем мощностью 5 МВт (э) и 15 МВт (т) понадобится несколько стандартных транспортных контейнеров. Монтаж занимает всего несколько дней. Реактор eVinci будет работать на TRISO-топливе до 10 лет без дозаправки.

Этим летом прототип eVinci достиг нулевой критичности на полигоне в Национальном исследовательском центре критических экспериментов в Неваде. В ходе испытаний также провели измерение подкритической реактивности при рекордно высокой температуре активной зоны — 1011 °C. По заявлению компании, эти данные важны для совершенствования аналитических моделей и ускорения проектирования.

Мнение военного

На брифинге для журналистов 26 августа этого года Джефф Уоксман, первый заместитель помощника министра армии США по вопросам военных объектов, энергетики и окружающей среды, сказал: «Военные прекрасно осознают, что гражданские электросети могут быть выведены из строя кибератакой или физическим ударом, а доставка жидкого топлива на базы, особенно на тихоокеанских островах, зависит от иностранных танкеров, что в условиях военного конфликта становится смертельной уязвимостью… Заключение контрактов [по программе Janus] ускорит процесс обеспечения наших объектов безопасной и надежной базовой электроэнергией напрямую… Мы не рассчитываем на то, что все пять компаний запустят свои реакторы в 2028 году. Однако мы уверены, что у нас есть вполне реалистичный план, позволяющий ввести в эксплуатацию хотя бы один из этих реакторов к 30 сентября 2028 года — именно эта дата названа в указе президента».

Мнение атомщика

Сергей Алексеев
Руководитель управления по развитию технологий атомно-водородной энергетики, «Росэнергоатом»

— Проекты малых модульных реакторов в США имеют статус государственной важности. Министерство энергетики за последние 20 лет вложило в эту тематику более 500 млн долларов. Ведомство использует комплексный подход, включающий господдержку развития перспективных реакторных технологий в национальных лабораториях, университетах и контрактную систему партнерства с частными компаниями, индустрией. Средства Минэнерго пошли в основном не на собственно проекты ММР, а на отдельные базовые технологические решения: топливную композицию, конструкционные материалы, программные комплексы, вопросы безопасности и т. д.

Оборонный сектор США исторически обладал значительными бюджетами и возможностями вести долгосрочные исследования. Из проектов программы Janus наиболее перспективны, на мой взгляд, BANR и Kaleidos. Вывод делаю на основании результатов и материально-технической базы компаний-разработчиков.

Стоит отметить: в четырех из пяти этих проектов используется топливо TRISO. Национальные программы по ММР с перспективным TRISO-топливом имеют также Евратом (через совместные программы стран ЕС), Китай, Япония, Южная Корея. «Росатом» тоже проводит соответствующие работы, и получены значимые результаты. В 2025 году создана опытно-промышленная установка для производства 250 тыс. топливных компактов в год. Обоснована работоспособность топлива до проектных выгораний порядка 12 % т. а. при температуре нормальной эксплуатации 1,2 тыс. °C и работоспособность топлива при температуре нарушения нормальной эксплуатации — 1,6 тыс. °C. Завершить основные этапы разработки TRISO-топлива для высокотемпературного газоохлаждаемого реактора планируется в 2028 году.

Справка

Программу Janus армия США запустила в октябре 2025 года в ответ на президентский указ о развертывании передовых технологий ядерных реакторов в интересах национальной безопасности. Документ предписывает не позднее 30 сентября 2028 года ввести «управляемый армией ядерный реактор» минимум на одной военной базе.

Как распределяется финансирование между пятью разработчиками, ведомство не уточняет. Известно лишь, что на основании промежуточных итогов отстающие от графика компании могут лишить финансирования и перенаправить средства конкурентам, демонстрирующим лучшие результаты, или привлечь новых подрядчиков.

Реакторы, созданные в рамках Janus, будут принадлежать компаниям-подрядчикам, а не военному ведомству. Армия США будет платить за фактически произведенную электроэнергию.