TerraPower, compania fondată de Bill Gates, a început construcţia primului reactor nuclear genial Natrium, pe bază de sare topită

Ştiinţa energiei nucleare şi industria energiei produsă cu impact nul de CO2 are parte de un nou moment istoric. TerraPower, compania fondată de Bill Gates, a început construcţia primului reactor nuclear genial Natrium, pe bază de sare topită, în statul Wyoming, SUA, iar odată cu asta începe transpunerea în realitate a acestei tehnologii.

Bill Gates, renumitul fondator al companiei Microsoft, s-a retras de mai mult timp de la cârma companiei pe care a fondat-o, şi şi-a dedicat ultimele decenii unor activităţi pe care el le consideră capabile să aducă îmbunătăţiri esenţiale omenirii. Una din direcţiile explorate de el e cea a energiei nucleare, despre care Gates e convins că a avut o perioadă nemeritată de declin, pentru că, făcută într-un mod corect ştiinţific, ea poate reprezenta o soluţie viabilă de mare impact pentru ca planeta noastră să dispună de cantităţi suficiente de energie, dar produsă cu zero emisii CO2. Compania TerraPower, a fost fondată mai mulţi ani în urmă tocmai pentru a implementa energia nucleară în maniere noi, aplicând tehnologii şi inovaţii care să producă un asemenea impact.

Prin ce e genială tehnologia noului reactor Natrium de la TerraPower, care a început a fi construit acum, deci? Două lucruri mari îl diferenţiază foarte mult de reactoarele nucleare obişnuite, de la centralele obişnuite — folosirea sării topite în loc de apă pentru stabilizarea termică a reactorului de fisiune nucleară şi capacitatea centralei cu reactor Natrium de a fi flexibilă în a-şi ajusta puterea exactă livrată în reţeaua electrică, iar datorită acestui fapt ea poate fi integrată mult mai bine cu sursele de energie regenerabilă într-o reţea.

Reactoarele nucleare obişnuite funcţionează la puteri mari, însă practic constante 24 ore din 24, fiind o sursă viabilă de energie, fără intermitenţe. Însă aceeaşi caracteristică face ca în orele de consum minim ele să nu poată merge la cifre mai mici de producţie, chiar dacă reţeaua electrică n-ar avea nevoie de puterea lor maximă. Nici oprirea lor nu e un proces uşor, care ar putea fi făcut de câteva ori pe zi, pentru că e o operaţiune lungă, cu multiple etape de siguranţă, şi se face doar programat, pentru mentenanţă şi alimentare. De asemenea, nici ajustarea puterii nu e posibilă la un reactor normal. Însă la centralele cu reactoare Natrium, această ajustare e posibilă.

Ele funcţionează tot pe bază de fisiune nucleară, ca şi toate reactoarele de la centralele pe care le ştim de zeci de ani. Reactorul Natrium, însă, foloseşte uraniu slab îmbogăţit drept combustibil, numit şi HALEU, acel combustibil despre care spuneam în alte articole recente că era produs până de curând doar în Rusia, dar mai spuneam că deja erau în proces de construcţie fabrici pentru acesta în SUA şi Marea Britanie. Ei bine, acum HALEU e produs şi în SUA deja, iar în curând vor urma scalări şi noi capacităţi de producţie a lui. În cei 5 ani, cât va dura construcţia noii centrale din Wyoming, producţia de HALEU în SUA va ajunge la cantităţi suficiente pentru toate centralele din ţară şi din ţări aliate care vor dori să facă uz de acesta.

Reactorul nu e răcit cu apă, însă, ci cu sare topită, adică sodiul metalic lichid dacă e 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 din interiorul construcţiei 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. Deci, efectiv reactorul nuclear înfierbântă sarea topită, iar centrala poate folosi acea energie termică fie direct în producţia de electricitate printr-o turbină obişnuită, fie poate acumula într-un rezervor de stocare acea sare topită, pentru a o folosi mai târziu.

Datorită acestei funcţii de stocare a sării topite a devenit posibilă ajustarea puterii pe care centrala o furnizează în reţea. 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.

Când e cazul să genereze 500 MW, centrala va 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.

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 dimineaţa 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.

Cei de la TerraPower, chiar dacă sunt inventatori procesului şi au suficienţi ingineri şi fizicieni vizionari în domeniul nuclear, 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.

Acest prim reactor, construcţia căruia a fost demarată acum în Wyoming, se află pe terenul unei foste termocentrale cu cărbune. Costul acestei prime centrale va fi de 2 miliarde de dolari, dintre care 1 miliard e finanţat de Departamentul de Energie din SUA. Aparent, cifra de 2 miliarde e foarte mare pentru o centrală de doar 350-500 MW putere, însă cei de la TerraPower au estimat deja că următoarele centrale vor avea un cost de 2.800-3.000 dolari/kW de putere. Deci, pentru o centrală de 350 MW, costul va fi într 980 milioane şi 1,05 miliarde de dolari, ceea ce e cu circ 50-60% mai ieftin decât centralele clasice actuale.

Spre exemplu, o ţară ca Republica Moldova ar putea avea doar 2 asemenea centrale, la care să se alăture şi capacităţi de eoliene şi fotovoltaice, pentru a-şi asigura complet necesităţile. Chiar şi la orele de consum maxim, când sistemul energetic al Moldovei consumă 850-950 MW, două reactoare ar putea acoperi complet cererea, chiar şi în lipsa producţii de la regenerabile. Iar pe parcursul zilei, ele ar putea funcţiona la minim, producând 2 x 200 MW, deci 400 MW, putere, diferenţa până la 600-700 MW fiind asigurată de regenerabile. Şi asta ar însemna că doar 2 miliarde de dolari, ar fi suficiente pentru a asigura independenţa energetică a Moldovei cu această tehnologie nu 6-7 miliarde, cât estimam noi într-un articol de analiză detaliată a soluţiilor de independenţă energetică pentru Moldova.

Eventual, chiar dacă se doreşte implantarea capacităţilor pentru deceniile următoare şi pentru creşteri economică, se mai adaugă o a treia asemenea centrală, care ar duce costul total la 3 miliarde, şi tot ar fi jumătate faţă de costurile aceloraşi puteri prin reactoare obişnuite. Iar pentru comparaţie, Moldova importă anual gaz în sumă de 1 miliard de dolari, în funcţie de preţul efectiv, o mare parte din care merge la centrala transnistreană CERS pentru producţia de electricitate. În cazul în care s-ar aplica tehnologie TerraPower, toată electricitatea ţării ar fi generată cu zero CO2, cu aceste reactoare nucleare, în tandem cu regenerabile, care ar putea să-şi crească şi mai mult cota, iar marele beneficiu e că Moldova şi-ar echilibra balanţa de importuri cu aproape 1 miliard de dolari anual, întrucât combustibilul nuclear costă mult mai puţin, iar producţia ar avea loc în interiorul ţării. Şi, desigur, marele beneficiu e şi unul de securitate energetică şi susţinere reală a unei creşteri economice.