Огромные центры обработки данных для искусственного интеллекта и их колоссальные энергозатраты снова подогревают интерес к атомной энергетике. Но один из самых заметных сценариев применения этой технологии может появиться не на суше. Вместо этого на мировые энергетические вызовы могут ответить корпуса гигантских грузовых судов, пересекающих океаны.
Несколько крупных игроков судоходной отрасли уже рассматривают идею оснащения будущих судов более компактными и современными ядерными реакторами. В начале этого месяца American Bureau of Shipping — международное классификационное общество, устанавливающее технические стандарты для судов, — выдало важное Approval in Principle (AIP) южнокорейскому консорциуму, который хочет построить перспективное судно с двумя ядерными реакторами на расплавленной соли. По сути, AIP — это предварительное регуляторное одобрение, необходимое для перехода проекта от концепции к реальной разработке.
Если проект будет реализован, его авторы рассчитывают, что сравнительно небольшой реактор на борту позволит судну идти со скоростью 25 узлов (примерно 46 км/ч) и перевозить до 15 000 стандартных 20-футовых контейнеров. Для технологии это крупная проверка на практике: сторонники идеи считают, что именно так судоходная отрасль может сократить свои традиционно высокие и устойчивые выбросы от ископаемого топлива.
Проект судна и интеграцию реактора на расплавленной соли совместно ведут Korea Research Institute of Ships & Ocean Engineering (KRISO), Samsung Heavy Industries и Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI).
«Ядерная энергетика способна кардинально изменить коммерческое судоходство с точки зрения конструкции судов, дальности хода и экономики энергии. ABS сосредоточена на создании технической базы и рамок безопасности, необходимых для этого, и AIP с KRISO и KAERI — конкретная часть этой работы», — заявил вице-президент ABS и директор по технологиям Патрик Райан.
Реакторы нового поколения делают ставку на расплавленную соль
Сами по себе корабли с ядерной энергетической установкой — не новая идея. После Второй мировой войны военные США начали использовать водо-водяные реакторы под давлением на боевых кораблях и подлодках. Первое торговое судно с ядерной установкой, NS Savannah, построили в конце 1950-х годов, и в пересчете на нынешние деньги оно обошлось примерно в $500 млн, примерно 37,5 млрд ₽. Сейчас у США около 70 действующих атомных подводных лодок. Но грузовые суда на традиционных ядерных реакторах остаются большой редкостью — отчасти потому, что технология так и не получила широкого развития, а крупные реакторы занимают слишком много места, которое иначе можно было бы использовать под груз. Из таких судов в эксплуатации до сих пор остается только российский «Севморпуть», введенный в строй в 1988 году.
Новые проекты атомных судов, включая крупное южнокорейское, используют другой подход. Вместо старых и массивных реакторов с водяным охлаждением они ориентируются на новый развивающийся класс гораздо более компактных реакторов на расплавленной соли. Как следует из названия, в них расплавленная соль служит средой для жидкого ядерного топлива вместо твердых топливных стержней. На практике соль смешивается с делящимся материалом, таким как уран или торий, после чего запускается цепная реакция. Вырабатываемое тепло напрямую передается соли, а затем она проходит через котел, где образуется пар для привода турбины. Инженеры, работающие над корейским судном, говорят, что планируют разместить реактор ближе к середине корпуса, чтобы снизить влияние сильной качки и уменьшить возможные повреждения при столкновении. Для защиты экипажа также собираются установить массивный радиационный экран.
Хотя разработка все еще находится на сравнительно ранней стадии, сторонники molten salt reactors (MSR) считают, что у них есть несколько преимуществ перед традиционной атомной энергетикой. Для начала им требуется значительно меньше воды, поскольку основным теплоносителем выступает соль. Потенциально это может сократить объем ядерных отходов и уменьшить потребность в больших объемах воды. Такой фактор может стать еще важнее на фоне крайне «прожорливых» ИИ-центров обработки данных. Кроме того, MSR в теории как минимум безопаснее: как отмечает Wired, такие реакторы в значительной степени саморегулируются.
Если цепная реакция в активной зоне начинает идти слишком быстро и реактор опасно нагревается, соль должна расшириться и выйти за пределы активной зоны, что приведет к охлаждению системы. Вытекшая соль после этого уже не сможет поддерживать реакцию деления. Международное агентство по атомной энергии описывает это как пассивные функции безопасности, которые регулируют реактор без прямого вмешательства человека.
Потенциально MSR могут быть и дешевле. В одном из ранее опубликованных анализов, на который ссылался IEEE Spectrum, говорилось, что грузовое судно на таком реакторе позволит сэкономить около $70 млн, примерно 5,25 млрд ₽, за весь срок службы только за счет отказа от тяжелого дизельного топлива. Другое, более свежее исследование в International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering показало, что судно, которое проектирует корейский консорциум, также может дать «значительные долгосрочные преимущества по затратам» по сравнению с аналогом на ископаемом топливе.
Гонка судоходной отрасли за снижением выбросов
При этом у всей отрасли есть куда более крупная проблема. Помимо вопросов безопасности и возможной экономии на топливе, сторонники этой идеи надеются, что суда с MSR смогут стать почти универсальным решением для достижения климатических целей. Пока такие надежды выглядят крайне труднореализуемыми. Даже несмотря на рост электрификации автомобилей и развитие солнечной и ветровой энергетики, судоходство по-прежнему жестко привязано к ископаемому топливу. По оценкам, отрасль ежегодно потребляет около 350 млн тонн ископаемого топлива, что составляет примерно 3% мировых выбросов углерода. Сообщается, что одному контейнеровозу для рейса из Амстердама в Шанхай требуется 4 000 тонн топлива. Причем речь идет не о любом топливе: грузовые суда в основном используют более дешевое и менее очищенное дизельное топливо heavy fuel oil, которое выбрасывает значительно больше вредных для окружающей среды черного углерода и диоксида серы, чем обычный автомобильный бензин.
International Maritime Organization — структура ООН, регулирующая отрасль, — ранее ставила цель сократить выбросы на 50% к 2050 году. Уже тогда это выглядело очень амбициозно, а в 2025 году планку подняли еще выше. Новая цель — добиться нулевых чистых выбросов к 2050 году. Ради этого компании изучают питание от аккумуляторов и альтернативные виды топлива, включая аммиак. Некоторые, например DHL, даже рассматривают новый тип грузовых судов с ветровой тягой — фактически современную и крупномасштабную версию парусного судна.
Все эти варианты могут дать определенный эффект, но для резкого сокращения выбросов за короткий срок потребуется нечто более радикальное — координация и обязательства со стороны государств.
Суда на реакторах на расплавленной соли выглядят многообещающе, но до практического внедрения еще далеко. Только на этой неделе Министерство энергетики США выдало техасской компании Natura Resources Nuclear Safety Design Agreement для ее экспериментального реактора на расплавленной соли, что делает этот проект одним из самых близких к началу реального строительства. Китай, в свою очередь, уже эксплуатирует один 2-мегаваттный реактор, а другие находятся в разработке.
Иначе говоря, технология развивается, но явно не темпами, которые можно было бы назвать стремительными.
Читайте так же:
- Airbus разрабатывает первый в мире водородный реактивный двигатель для самолётов
- ИИ нуждается в энергии: Китай обращается к ядерной энергетике, чтобы оставаться впереди
- DHL рассматривает возвращение к ветровым перевозкам в логистике
Эта новость показывает, в каком направлении может пойти морская логистика в ближайшие десятилетия, если отрасли действительно придется резко снижать выбросы. Для читателя это полезный ориентир: технология пока далека от массового применения, но уже выходит из стадии теоретических обсуждений и получает первые важные регуляторные одобрения.
