TerraPower, compania fondată de Bill Gates, pune în aplicare ideea genială a reactorului nuclear Natrium, pe bază de sare topită

Bill Gates, renumitul fondator al companiei Microsoft, şi-a dedicat ultimele decenii unor activităţi care nu ţin de compania pe care a fondat-o iniţial şi care l-a făcut miliardar, dar care ar fi menite să aducă îmbunătăţiri esenţiale omenirii. Printre direcţiile explorare prin noile sale companii, Gates e convins că energia nucleară a avut o perioadă de declin nemeritată şi anume ea ar putea să contribuie în cel mai esenţial mod la o planetă care să aibă energie suficientă, dar produsă integral cu zero emisii CO2. Ei bine, compania TerraPower, fondată de Gates, a ajuns la etapa în care nu doar că a prezentat ideea genială a unui reactor pe bază de sare topită, ci are deja şi toate acordurile încheiate pentru a-l pune în aplicare într-un program pilot din Wyoming, SUA.

Aşadar, în ce constă genialitatea noului reactor nuclear, numit Natrium şi dezvoltat de TerraPower? Ei bine, două lucruri mari îl diferenţiază enorm faţă de reactoarele nucleare obişnuite — capacitatea de a-şi ajusta flexibil puterea livrată şi folosirea sării topite în loc de apă. Şi vom explica exact ce înseamnă asta.

Foto: Aşa arată proiectul unei centrale cu noul reactor Natrium

Reactoarele nucleare obişnuite funcţionează practic constant la puterea lor programată, cu foarte mici variaţii, pentru că aşa sunt proiectate să o facă, iar aceste reactoare devin astfel o sursă viabilă de energie constantă în reţea, 24 ore din 24. Oprirea lor e un proces care durează enorm de mult şi se face doar în condiţii speciale, de obicei pentru mentenanţă sau alimentare, deci nu poţi opri reactorul în fiecare zi când e supraproducţie în sistem şi nici nu poţi măcar reduce puterea cu 30 sau 50% pe tip de noapte dacă e consum mai mic în reţea. Reactoarele Natrium, însă, sunt proiectate să poată face asta.

Puterea standard, livrată de acest reactor, e de 345 MW, deci e de 2 ori mai puţin puternic decât un reactor de la Cernavodă şi de circa 3-4 ori mai puţin puternic decât reactoarele moderne mari. Doar că reactorul Natrium poate livra şi 200 MW dacă e nevoie, dar şi 500 MW, iar putea de top de 500 MW poate fi livrată pe o perioadă de până la 5 ore şi jumătate. Iar asta face ca un asemenea reactor să se poată adapta excelent variaţilor de reţea, furnizând minimul necesar noaptea când e consumul mix sau la amiază când panourile fotovoltaice contribuie foarte mult în sistem, iar seara şi dimineaţă poate furniza puterea maximă, eliminând nevoia de alte surse în sistem. Ba mai mult, datorită acestei variaţii, reactorul poate reduce şi necesitatea centralelor de baterii din sistemul energetic, întrucât el poate lăsa reţeaua să consume mai multă electricitate în direct din surse solare atunci când ea e generată.

Ca să înţelegem ce înseamnă asta — întreaga Moldova consumă noapte un minim de 200-250 MW pe timp de noapte în afara sezonului de încălzire, sau circa 350-400 MW în sezon. La orele amiezi consumă 500-700 MW, iar în orele de vârf — ajunge la 750-950 MW. Un singur asemenea reactor ar putea asigura o mare parte din energia la orele de vârf, ajutat eventual şi de eoliene sau din energia produse de termocentrale care produc şi căldură, iar noaptea şi ziua poate merge la minim, şi atunci s-ar elimina aproape integral necesitatea centralelor de gaz precum CERS. Două asemenea reactoare ar asigura deja atât de multă producţie de electricitate, încât ar putea fi înlocuit gazul cu electricitatea şi în încălzirea marilor oraşe şi chiar a gospodăriilor mai mici, trecând la pompe de căldură. Şi principiul e valabil pentru orice ţară, în esenţă, doar că Moldova e mult mai apropiată ca sistem de parametrii acestui reactor, ca unul singură să facă o schimbare majoră.

Aşadar, care e secretul, cum reuşeşte reactorul Natrium să varieze puterea electricităţii livrate în reţea? El funcţionează tot pe bază de fisiune nucleară, era ca şi toate reactoarele de la centralele pe care le ştim de zeci de ani. Reactorul foloseşte uraniu slab îmbogăţit drept combustibil, numit şi HALEU, acel combustibil despre care spuneam în alte articole recente că e produs până în prezent doar în Rusia, dar deja sunt în proces de construcţie fabrici pentru acesta în SUA şi Marea Britanie.

Foto: Tijele de combustibil pentru reactor

Reactorul nu e răcit cu apă, însă, ci aşa numita sare topită, adică sodiul metalic lichid dacă ar fi să-l numim într-o terminologie corectă. Sodiul lichid are o temperatură de fierbere de 882,8 grade Celsius, ceea ce înseamnă că până la acea temperatură rămâne în stare lichidă şi poate prelua căldura în siguranţă din reactor. Acest sodiu lichid nu contactează direct cu mediul lichid în construcţia reactorului Natrium. După ce preia căldura din reactor circuitul cu sare topită merge prin ţevi spre un rezervor mare, unde această sare topită lichidă fierbinte e stocată, după exact acelaşi principiu în care funcţionează şi stocările la centralele solare cu oglinzi care încălzesc un turn umplut cu sare topită în interior. Această sare îşi păstrează excelent temperatura şi poate fi redirecţionată când e nevoie spre circuitul cu turbină de abur, ca să genereze deja electricitate.

Foto: Schema unei central cu reactor Natrium

Anume aceste rezervoare de stocare a sării topite le permit acestor reactoare să-şi ajusteze puterea rezultată variabil. Când e cazul să genereze 500 MW, ele vor folosi 350 MW din fluxul curent de sare topită, încălzită de reactor, plus circa 150 MW din rezervorul de stocare, făcând astfel turbina cu abur să producă 500 MW putere. Exact aşa, când e nevoie de mai puţină putere în sistem, doar o parte mică din fluxul curent de sare topită va fi direcţionat spre turbină, restul fiind stocat.

Cei de la TerraPower, chiar dacă sunt inventatori procesului şi au suficienţi ingineri şi fizicieni nucleari pentru a avea experienţa proiectării corecte, au apelat totuşi la una din cele mai experimentate companii din lume în producţia reactoarelor nucleare pentru a avea şi experienţa necesară în fabricarea acestor reactoare, la gradul necesar de protecţie. E vorba de GE Hitachi Nuclear, o companie formată la rândul ei mai mult timp în urmă din fuziunile a diviziile a două alte companii care produceau reactoare nucleare de mult timp — General Electric şi Hitachi. Prin urmare, în crearea, producţia şi fabricarea acestor reactoare Natrium ale Terra Power uneşte eforturile unora din cele mai experimentate echipe şi companii din lume.

Primul reactor de acest tip într-o primă centrală e deja în proces de a fi construit în Wyoming, pe teritoriul unei foste central de cărbune. Pentru el a fost aprobat un parteneriat cu Departamentul de Enegie din SUA, care contribuie cu 1 miliard de dolari la bugetul total de 2 miliarde a acestei prime centrale de demonstraţie. Sună ca o sumă imensă pentru a avea o centrală de doar 350-500 MW putere, însă e doar costul primului proiect. Cei de la Terra Power au calculat deja că următoarele centrale vor avea un cost al construcţiei de 2.800-3.000 dolari/kW. Asta înseamnă că la 350 MW putere, costul unei asemenea centrale va fi între 980 milioane şi 1,05 miliarde dolari. E un cost cu circa 50-60% mai ieftin decât a centralelor actuale! În principiu, până şi în comparaţie cu costurile Republicii Moldova pentru importurile de gaz, această sumă echivalează cu banii plătiţi pentru importul gazului pentru un singur an. Prin urmare, până şi un credit rambursat în câţiva ani pentru o asemenea centrală ar fi una din cele mai inteligente investiţii la nivel de ţară.

Iar costul amortizat al electricităţii produse e calculat de cei la TerraPower la 50-60 dolari/MWh, iar aici se include şi costul de amortizare a construcţiei iniţiale a staţiei, şi dobânzile, şi cheltuielile de mentenanţă curente, şi achiziţia de combustibil. Iar asta înseamnă că o asemenea centrală poate produce electricitate la un cost de 5-6 cenţi per kWh, ceea ce înseamnă între 0,88 şi 1,07 lei moldoveneşti per kWh sau 0,23-0,28 lei româneşti per kWh. Chiar şi cu nişte costuri adiţionale de transport, profit şi taxe, costul final al electricităţii livrate consumatorilor ar trebui să nu depăşească 10 cenţi, sau circa 1,80 lei/kWh în Moldova sau 47 bani în România! Şi, repetăm, asta e cu tot cu investiţia iniţială calculată!