Зеленый атом: как компания из Вашингтона хочет сделать ядерную энергетику доступнее
В часе езды на запад от Хьюстона, где городская черта перетекает в пастбища, располагается похожий на пещеру промышленный комплекс. Здесь сварщики и трубопроводчики собирают оборудование для нефтеперерабатывающих заводов и бурильных установок в Мексиканском заливе. «Эти ребята десятилетиями делают модульные компоненты, рассчитанные на высокие давления и температуры», ― говорит Брет Кугельмасс, основатель и генеральный директор компании Last Energy из столичного Вашингтона. Именно за этим он и приехал на фабрику VGas, когда захотел создать прототип малого модульного ядерного реактора, ― предприниматель считает, что подобные установки сыграют важную роль в сокращении потребления ископаемого топлива.
На базе проекта Кугельмасса и с помощью преимущественно стандартизированных компонентов VGas изготовили почти все части для простого малого легководного реактора и уместили их в девять модулей размером с обычный контейнер. На окончательную сборку ушло всего два дня.
Если точнее, это был даже не рабочий прототип: на самом деле корпус реактора весом 75 т убрали, чтобы показать, как внутри могут уместиться стандартизированные тепловыделяющие сборки циркониевых стержней с «таблетками» из обогащенного урана. «Мы не придумываем заново химию или ядерную физику, ― подчеркивает Кугельмасс. ― Наша ключевая инновация ― это готовая к работе модель атомной электростанции. Мы просто комплектуем ее иначе».
Речь идет о старой технологии деления ядра ― той самой, с которой на протяжении десятилетий энергию генерировали путем расщепления атомов урана. Это противоположность ядерному синтезу, с помощью которого энергию генерирует солнце, сплавляя атомы водорода. Несколько десятков лет исследования в области деления ядер стояли на месте, ведь ученые не могли получить из реакций расщепления больше энергии, чем требуется на их запуск. Недавние открытия в отрасли крайне перспективны, но даже при самых оптимистичных сценариях до коммерческого применения технологии остаются еще долгие годы.
Опора на науку ― только один способ упростить жизнь, совсем другое дело ― избегать американских регуляторов. Но одобрения своих электростанций со стороны органов США Кугельмасс даже не просит. Вместо этого он надеется, что к 2025 году будет запущен и введен в эксплуатацию его первый реактор на 20 МВт (достаточно для энергоснабжения 20 000 домов) в Польше. Страна генерирует 70% своего электричества, сжигая уголь. Польские власти согласились закупать электроэнергию с 10 установок. Кугельмасс рассчитывает, что строительство каждой обойдется в $100 млн. Кроме того, по условиям контракта, Last Energy будет заниматься обслуживанием реакторов и работать с рисками превышения бюджета.
Предприниматель намерен построить 10 000 подобных установок по всему миру, хотя для новичка атомной отрасли, который пока что привлек лишь $24 млн венчурного капитала, это кажется чем-то невообразимым. Но деньги вложены с умом: $21 млн обеспечила фирма Gigafund из техасского Остина. Ее управляющий партнер Люк Носек был первым инвестором для SpaceX Илона Маска.
В голосе Кугельмасса по-прежнему можно услышать голос мальчишки с Лонг-Айленда, который обожал собирать роботов и изучал математику в Университете штата Нью-Йорк в Стони-Бруке, а затем получил степень магистра машиностроения в Стэнфордском университете. В 2012 году, когда будущему бизнесмену было всего 25 лет, он учредил предприятие Airphrame, которое при помощи комплекса дронов с неподвижным крылом оценивало для страховых компаний риск шторма и осуществляло аэрофотосъемку миллионов жилых домов. Для ведения бизнеса Кугельмасс привлек $5,8 млн, но в 2017 году продал его. С тех пор он решил посвятить себя борьбе с изменением климата.
Мужчина быстро сосредоточил силы на атомной энергетике как важной составляющей потенциального решения. Как утверждают в Международном институте исследований в области климата и общества при Колумбийском университете, атомная энергетика ― единственное решение «энергетической трилеммы», обеспечивающее надежный, доступный и устойчивый источник. Что насчет энергии ветра и солнца? Марк Бьянки, аналитик сферы энергетики из Cowen & Co., отмечает, что они требуют в 10 раз больше материала на единицу производства электричества по сравнению с атомной энергией. Более того, из-за нехватки земель и движения NIMBY (от англ. not in my backyard, «не у меня во дворе». — Forbes) масштабировать бизнес довольно сложно. Так, ветряные и солнечные фермы занимают территорию размером с два Техаса, на них приходится только 5% от всей мировой электроэнергии. Для выработки тех же самых 20 МВт, которые в теории дает один мини-реактор Кугельмасса, требуется в среднем 242 га солнечных панелей или же 1618 га ветряных турбин.
В 2018-м Кугельмасс был еще новичком атомной отрасли, поэтому запустил собственный подкаст под названием Titans of Nuclear и стал брать интервью у профильных экспертов. Сейчас в рамках проекта выпущено уже почти 400 эпизодов. Предприниматель разбирался в том, что мешает увеличению мощности существующих ядерных установок, и пришел к выводу: главной проблемой является излишняя сложность системы, а также чрезмерное регулирование.
Еще одна трудность: вечно растущие затраты на крупных атомных проектах. Их Кугельмасс отчасти объясняет перекосами в поощрительных механизмах при финансировании и строительстве. В Соединенных Штатах предприятия, которые решаются возводить новые атомные электростанции, несут мало рисков превышения стоимости, так как знают, что всегда могут возместить свои траты за счет повышения стоимости электричества. В конце концов, монополистические расценки им устанавливают регулирующие органы. Решение Кугельмасса заключается в том, чтобы внедрить модель финансирования для ветряных и солнечных установок: Last Energy будет строить объекты и владеть ими, а на базе долгосрочных контрактов ― брать в долг крупные суммы необходимых средств. В случае с польским проектом это примерно $1 млрд.
Прибыльный тренд
За стандартными микрореакторами ― будущее ядерной энергетики, считает Джон Маркман, президент консалтингового агентства Markman Capital Insight и редактор рассылки «Инвестиции в будущее». «Лучший способ сыграть на данном тренде ― Cameco, производитель урана из Саскачевана, владеющий чуть ли не крупнейшим в мире запасом сырья. Без урана-235, атомы которого расщепляют на всех действующих сегодня атомных объектах, ядерная энергетика невозможна, — говорит он. — Запад все больше заинтересован в продлении срока эксплуатации атомных электростанций, а в Международном агентстве по атомной энергии отмечают, что проектированием малых модульных реакторов и продвинутых установок занимается множество компаний и государств. В конечном счете такой интерес обернется повышением спроса на уран. В ближайшие 12 месяцев курс акций Cameco может достичь $34,50, то есть нынешняя цена в $27 за штуку вырастет на 28%».
Last Energy ― далеко не единственный стартап, стремящийся строить малые реакторы нового поколения. В число состоятельных конкурентов входит TerraPower, совместное предприятие Билла Гейтса и Berkshire Hathaway Уоррена Баффета, которое проектирует в Вайоминге новейший реактор на 345 МВт, охлаждаемый системой на основе солевого расплава и жидкого натрия. Несмотря на федеральные субсидии в размере $2 млрд, расходы TerraPower за годы задержек выросли до $4 млрд. Компания X-energy, скоро выходящая на фондовый рынок через SPAC-фирму, которую финансирует Ares Management, также использует в своем 320 МВт реакторе новое топливо на базе оксикарбида урана, защищенное от неконтролируемого расплавления, так что внимание со стороны регуляторов будет более пристальным. NuScale Power, первый публичный проектировщик атомных мини-реакторов, в январе добился одобрения своей разработки, которой занимался 10 лет и на которую потратил $1 млрд для приведения в соответствие требованиям Комиссии по ядерному регулированию США. Тем не менее завершение работы над первой электростанцией ожидается не ранее начала 2030-х.
Как же Last Energy со своими старыми технологиями развеивает опасения (оправданные и не очень), которые тормозят проекты по сооружению атомных электростанций целыми десятилетиями? Кугельмасс утверждает, что если вдруг произойдет расплавление активной зоны (а это крайне маловероятно), то даже в случае отказа многочисленных и дублирующих друг друга механизмов охлаждения подземная оболочка из 550 т стали, в которую помещен реактор, будет эффективно рассеивать излишнее тепло и сдерживать радиацию.
Что касается радиоактивных отходов, на большинстве атомных электростанций сборки со стержнями отработанного топлива изымаются из реактора и хранятся за пределами объекта в железобетонных контейнерах. План Last Energy, наоборот, заключается в том, чтобы устанавливать новый модуль реактора с загруженным в него топливом каждые шесть лет. Старые элементы остаются на месте. Их закапывают под землю, там они охлаждаются до последующего вывода площадки из эксплуатации. Может показаться, будто замена не одного лишь топлива, а целого реакторного модуля ― пустая трата ресурсов, но с другой стороны, это очень упрощает жизнь. «Мы осознанно миримся с определенными недостатками установки, чтобы добиться эффективности по части рентабельности, ― объясняет предприниматель. ― При любом ином подходе возвращаешься туда же, откуда начинал».
Урановая гонка*
На заре холодной войны правительству Соединенных Штатов был крайне необходим уран, и власти охотно за него платили. В 1948 году дядя Сэм выступил с предложением давать минимум $1,50 за фунт добытого урана (около $19 по сегодняшнему курсу), положив начало тогдашней урановой лихорадке. В те годы в погоне за большими деньгами на запад страны устремились многие простые американцы.
Кроме около 200 геологов из государственных органов и с промышленных предприятий, которые разыскивают уран на плато Колорадо, на американской земле топчутся и сотни любителей, несущих с собой кирку, лопату и счетчик Гейгера. Ни от них, ни от тысяч других обывателей с планами отправиться в шикарное путешествие [Комиссия по атомной энергии США] не скрывает разведочных методов освоения и излагает их в красивом, компактном пособии на 128 страниц под названием «Геологоразведочные работы по поиску урана». В коричневых книгах с подробными разъяснениями о том, где и как искать сырье, рассказывается все об урановых рудах — от химического состава до экономической ценности, объясняется порядок применения «инструментов для обнаружения радиации» и приводятся наглядные таблицы с приложениями.
* Из архивной публикации Forbes USA от 1 августа 1953 года.
Перевод Антона Бундина