Podkast: Finski inovativni mali modularni reaktor koji za cilj ima dekarbonizaciju daljinskog grejanja

Prenosimo prevod podkasta koji je objavljen na World Nuclear News o planu za korišćenje malih modularnih reaktora za dopremanje toplotne energije za daljinsko grejanje

Tomi Niman, izvršni direktor kompanije Steady Energy, objašnjava ciljeve razvoja malog modularnog reaktora LDR-50 koji je dizajniran da proizvodi samo toplotu, a ne električnu energiju. Steady Energy izdvojen je iz finskog državnog tehničkog istraživačkog centra 2023. godine i razvija mali modularni reaktor LDR-50 toplotne snage 50 termalnih megavata, dizajniran da radi na oko 150°C. Za razliku od skoro svih drugih malih modularnih reaktora koji se razvijaju širom sveta, on nije dizajniran da proizvodi električnu energiju. Umesto toga, dizajniran je da proizvodi samo toplotu.

Najman je po obrazovanju mašinski inženjer koji je radio u CERN-u, uključujući tu i rad na projektu Higsovog bozona, a zatim 15 godina u finskom komunalnom preduzeću TVO uključujući tu i rad u timu za upravljanje projektom za Olkiluoto 3 i od nedavno u tehničkom institutu VTT. A bio je gost podcasta World Nuclear News kako bi objasnio svoja razmišljanja o  LDR-50. 

Rađanje ideje za SMR samo za toplotu

Ambicija VTT-a je bila da oživi inovacije, a ne samo da kreira naučne radove. Naši istraživači su otkrili da skoro 10% svih emisija CO2 potiče od zagrevanja vode ili pare do 150°C. Mi u VTT-u smo bili zainteresovani da pronađe tržišta na kojima bi se nuklearna energija mogla najekonomičnije iskoristiti. LDR-50 je nastao iz jednostavnog pitanja „zašto ne napraviti nešto jednostavno što bi pokrilo samo tržišta toplote na niskim temperaturama“. U kontekstu klimatske krize, nuklearna energija je veoma dobra opcija, ali problem je bio da se projekti ekonomski udese tako da se nuklearna energija može koristiti bez velikih subvencija. Znamo da je najekonomičniji način korišćenja nuklearne energije samo stvaranje toplotne energije bez daljeg korišćenja te toplote za stvaranje električne energije. Dakle, ovo je poreklo inovacije – zašto ne izgraditi reaktor samo za potrebe grejanja.

Koje su prednosti SMR-a koji samo proizvodi toplotu?

Jednostavnost je kamen temeljac naše tehnologije. Vratili smo se osnovama i gradimo na svim znanjima i tehnologijama koje su tamo dostupne. Jednostavnost nas navodi da se uhvatimo u koštac sa ekonomskim ograničenjima koja postoje za naše klijente i tržišta – komunalne usluge i opštinsku energiju. Dakle, proizvod mora da se uklopi u takav investicioni portfelj. Samo proizvodnjom toplote možete smanjiti količinu opreme u nuklearnoj elektrani za 50%, tehnički uslovi su podnošljiviji, posebno kada se koncentrišete na toplotu na niskim temperaturama. nazovite 150°C i niže. Radni pritisak (ispod 10 bara) u reaktorskoj posudi je 20 puta niži nego u reaktorima dizajniranim za proizvodnju električne energije (slični nivoi kao kod espreso mašine), tako da je debljina zida reaktorske posude pod pritiskom samo nekoliko centimetara, dok je u većim reaktorima 20 centimetara, što čini strukturu troškova mnogo jednostavnijom i ekonomičnijom.

Šta je sa troškovima i cenom?

Cena energije kojoj težimo je ispod 40 evra po MVh, u zavisnosti od toga kako preduzeće želi da njime upravlja. Imajte na umu da koristimo skoro 100% energije koju proizvodi reaktor, dok u reaktoru gde proizvodite električnu energiju vi izgubite 60% svoje energije kao mehaničke gubitke i toplotu raspada fisionih proizvoda.

Koje su prednosti sistema daljinskog grejanja?

Mreža daljinskog grejanja se obično gradi pod zemljom, isporučuje zagrejanu vodu ili u nekim slučajevima paru do kuća u kojima svaka kuća ili blokovi domova imaju sopstveni izmenjivač toplote koji zatim distribuira toplotu do pojedinačnih domaćinstava. To su dugovečne infrastrukture analogne električnim kablovima. U Evropi postoji više od 17.000 mreža za grejanje, ali one obično nisu vidljive i nisu dobro poznate jer toplotu dopremate do svog doma bez razmišljanja o tome odakle dolazi. To je efikasan sistem jer može biti i centralizovan i možete imati koristi od takozvane ekonomije obima. U Evropi je bilo diskusija o povećanju korišćenja daljinskog grejanja, možda čak i utrostručenju broja mreža. Tako da bi sa sadašnjih 24 miliona domova to moglo da se poveća na na čak 80 miliona.

Kakav bi bio uticaj na klimu dekarbonizacije daljinskog grejanja?

Izračunali smo da je moguće momentalno smanjenje od preko 60 miliona tona emisije CO2 na onim mrežama koje smo identifikovali na najperspektivnijim tržištima, kao što su Finska, Švedska i Poljska. Ovo su izuzetne količine i ako računate sav potencijal smanjenja emisije CO2 od zagrevanja vode na 150°C, to bi onda bilo gigatonsko  smanjenja CO2 emisija. Opštinska kompanija glavnog grada Finske, razvila je strategiju za prestanak korišćenja fosilnih goriva i biomase i sagorevanja do 2030. Ova vrsta strategije za rešavanje emisija CO2 i nuklearnog grejanja je zaista potvrđena kao veoma, veoma obećavajuće rešenje.

Koji je planirani vremenski okvir?

Imamo plan koji nas prvo dovodi do pilot postrojenja, koje će biti reaktorski modul ali sa običnim električnim otpornicima i njegova svrha je da demonstrira termičko ponašanje hardvera. Kotao je jedan prema jedan, dakle, nije umanjen i mi želimo da dokažemo da je lanac snabdevanja u stanju da isporuči ono što je potrebno. Želimo da počnemo sa izgradnjom pilot postrojenja sledeće godine. Istovremeno pripremamo naše procene i preduzimamo neophodne regulatorne korake. Nadamo se da ćemo potpisati ugovor o prvom postrojenju 2028. godine za isporuku našeg prvog postrojenja do 2030. godine.

Šta je sa regulatornim preprekama?

U Finskoj nema tako velikih prepreka. To je samo inženjering kroz koji moramo da prođemo i pokažemo da naš pojednostavljeni reaktor funkcioniše kako treba. Možemo locirati postrojenje veoma blizu postojećih mreža, čak i unutar gradova. Nekada je bio kategorički zahtev da postoji zona isključenja od 5 kilometara oko bilo koje nuklearne elektrane, ali sada regulacija zauzima drugačiji stav. Moramo da pokažemo da možemo da postignemo slične nivoe bezbednosti u ovim uslovima lociranja reaktora bliže naselljenim mestima. Takođe gradimo naše fabrike pod zemljom, u steni, sa pasivnim sigurnosnim sistemima, tako da je zona isključenja na površini praktično samo ograđena površina koju koristimo za pristup postrojenju. Možda će doći do sporijeg napretka na strani planiranja u odnosu na to kako se i gde postrojenja mogu graditi zbog opštinskog procesa – zoniranja itd.

Šta je sa drugim primenama osim daljinskog grejanja?

Desalinizacija je jedna interesantna opcija mimo proizvodnje industrijske toplote. One fabrike u kojima je upotreba toplotne energije ključna u procesima sušenja ili sterilizacije – medicinska industrija, hrana, celuloza i papir – koriste paru ili vodu koja se zagreva do oko 100 stepeni celzijusa tako da to donosi još jedno veliko tržište za nas. Moramo da počnemo sa podizanjem znanja o tome i osvajanjem novih tržišta za nuklearnu energiju. Takođe želimo da olakšamo potencijalnim klijentima, tako da ne prodajemo samo postrojenja, već ponudimo i servisni ugovor, sve do geološkog odlaganja. istrošenog goriva.

O opštim izgledima za nuklearnu energiju u budućnosti

Svet se veoma brzo promenio poslednjih godina i nuklearna energija sada ima svoje mesto u pregovorima i diskusijama o tome šta bi nam moglo pomoći u budućnosti kao izvor energije. Sada smo ovde da osvojimo nova tržišta za nuklearnu energiju, pomažući ljudima da vide da prednosti nuklearne energije mogu biti prilično velike. I dalje 80% sve energije danas dolazi iz fosilnih goriva, ali sada raste nada da možemo doneti nova rješenja za rješavanje ove dileme.

Prevod: Stefan Aleksić

Tekst je prevod podkasta koji je objavljen na World Nuclear News