Lehet, hogy az atomenergia-felhasználás új paradigmájának küszöbén állunk - hívta fel a figyelmet nemrégiben nukleáris szakemberek egy csoportja a The Bridge című folyóiratban. Ahogyan a nagy, drága és központosított számítógépek átadták helyüket a mai, széles körben elosztott PC-knek, úgy juthatnának el mindenüvé a viszonylag apró és olcsó, gyárilag épített reaktorok. Ezeket az új generációs energiatermelő berendezéseket úgy tervezték, mintha túlméretezett akkumulátorok volnának, amelyek autonóm plug-and-play módon működnének.
Ezek a javasolt rendszerek hőt termelnének ipari folyamatok számára, illetve villamos energiát állítanának elő például katonai bázisok vagy egy lakóövezet számára. Akár öt-tíz évig felügyelet nélkül működhetnének, majd visszaszállítanák őket a gyárba feltöltésre és felújításra. A tanulmány szerzői ezeket a kis erőműveket "nukleáris akkumulátoroknak" nevezték el. Egyszerű működésük miatt jelentős szerepet játszhatnának a világ villamosenergia-rendszerének szén-dioxid-mentesítésében a katasztrofális éghajlatváltozás megelőzése érdekében.
Az MIT News megkérte Jacopo Buongiorno nukleáris tudomány és mérnökprofesszrát, a tanulmány vezető szerzőjét, hogy magyarázza el kutatócsoportjának javaslatát.
A kutató elmondta, hogy az általuk leírt reaktoregységek a végletekig fokozzák az üzemi gyártás és a modularitás koncepcióját. A mikroreaktorokra vonatkozó korábbi javaslatok 100-300 megawatt elektromos teljesítményű reaktorokkal foglalkoztak, amelyek tízszer kisebbek, mint a hagyományos nagy, gigawattos atomreaktorok. Ezeket gyárilag gyártott alkatrészekből lehetne összeállítani, de még mindig szükség van némi helyszíni összeszerelésre és sok helyszíni előkészítő munkára. Tehát ez egy előrelépés a hagyományos erőművekhez képest, de nem jelentenek változást.
A nukleáris akkumulátor-koncepció aznban más dolog, mert ezeknek a berendezéseknek a fizikai mérete és teljesítménye is - körülbelül 10 megawatt - más. Ez olyan kicsi, hogy az egész erőművet valójában egy gyárban építik meg, és elfér egy szabványos konténerben.
Ez gazdasági szempontból számos előnyt jelent. Ezeknek az atomerőművi akkumulátoroknak a telepítése nem jár együtt egy nagy építkezés irányításával, ami az elmúlt 20 évben a nukleáris projektek ütemezési késedelmeinek és költségtúllépéseinek elsődleges forrása volt.
A nukleáris akkumulátorok gyorsan, mondjuk néhány hét alatt üzembe helyezhetők, és bizonyos igények szerinti energiaszolgáltatássá válnak. Ezért az atomenergiára úgy lehet tekinteni, mint egy termékre, nem pedig mint egy megaprojektre.
A kifejlesztés alatt álló nukleáris akkumulátorok rendkívül robusztusak. Ez az egyik érv a technológia mellett. A kis fizikai méret több szempontból is segíti a biztonságot. Először is, a reaktor leállításakor el kell távolítani a maradék hőt. Másodszor, a reaktormagnak nagy a felület/térfogat aránya, ami szintén megkönnyíti, hogy a nukleáris üzemanyagot minden körülmények között, külső beavatkozás nélkül hűvösen tartsák. A rendszer lényegében gondoskodik magáról - állította a professzor.
Harmadszor, a reaktort egy nagyon kompakt és erős acél védőszerkezet veszi körül, amely védelmet nyújt a radioaktivitás bioszférába való kijutása ellen. A biztonság fokozása érdekében elképzeléseik szerint a legtöbb telephelyen ezek a nukleáris elemek a föld alatt helyezkednének el, hogy további védelmi szintet kapjanak, ha bármi vagy bárki meg akarná rongálni őket.
További előny, hogy van már tapasztalat a mikroreaktorok gyártása terén. A NASA és a Los Alamos Nemzeti Laboratórium a tervezés kezdetétől a gyártásig és a tesztelésig három év alatt (2015-2018) demonstrált egy űrben alkalmazható mikroreaktort. Ez a fejlesztés 20 millió dollárba került, kihasználva az Energiaügyi Minisztérium rendelkezésre álló nukleáris technológiai infrastruktúráját. Ez a költség és az ütemterv nagyságrendekkel kisebb, mint a hagyományos nagy atomerőműveké, amelyek könnyen dollármilliárdokba kerülnek, és amelyek megépítése öt évtől egy évtizedig tart.
Jelenleg már féltucatnyi vállalat dolgozik a saját tervein. A Westinghouse például egy olyan nukleáris akkumulátort tervez, amely hőcsöves technológiát használ a hűtéshez. Az első ilyen berendezés három éven belül demonstrációs egységként már üzemelhet. Ez egy kísérleti üzem lenne az egyik állami tudományos fejlesztőközpontban. Buongiorno szerint az Idaho Nemzeti Laboratóriumnak például számos olyan létesítménye van, amelyek átalakítva befogadhatják ezeket a kis reaktorokat, hogy intenzív teszteket végezzenek rajtuk.
A reaktor szélsőségesebb körülményeknek is kitehető, mint amilyenekkel a normál üzemben valaha is találkoznánk, és ennek során közvetlen tesztekkel bizonyítani lehet, hogy a meghibásodási határértékeket nem lépik túl. Ez bizalmat adhat a széles körű (kereskedelmi alapú) telepítésekhez.
"Ezek a nukleáris akkumulátorok kiválóan alkalmasak arra, hogy a gazdaság minden ágazatában rugalmasságot teremtsenek azáltal, hogy szénmentesen szolgáltatnak villamos energiát és hőt állandóan és megbízhatóan. Ráadásul pontosan ott helyezhetők el, ahol a teljesítményére szükség van, így csökkentve a drága és kényes energiaátviteli és -tárolási infrastruktúra szükségességét. Ha ezek az elképzeléseinknek megfelelő mértékben elterjednek, akkor jelentősen hozzájárulhatnak a világ üvegházhatású gázkibocsátásának csökkentéséhez" - állapította meg Jacopo Buongiorno.
