Znajdź zawartość

Bill Gates prowadzi z chińskim rządem rozmowy w sprawie... rozwoju energetyki jądrowej. Założyciel Microsoftu jest jednym z głównych inwestorów w firmie Terrapower, która ma zamiar budować zmodyfikowane przez siebie reaktory z falą wędrującą (TWR - travelling wave reactor). Gates ocenia, że w prace badawcze nad reaktorem trzeba będzie w ciągu pięciu najbliższych lat zainwestować nawet miliard dolarów. Chcemy, by reaktor był bardzo tani w utrzymaniu, bardzo bezpieczny oraz generował bardzo mało odpadów - powiedział Gates podczas spotkania w chińskim Ministerstwie Nauki i Technologii. Rozmowy z Chińczykami są na bardzo wczesnym etapie. Terrapower prowadzi też negocjacje z Rosją i Indiami.

Firma Terrapower, w którą zainwestowali Nathan Myhrvold i Bill Gates, jest coraz bliżej zbudowania nowatorskiego reaktora atomowego typu TWR (travelling wave reactor - reaktor z falą wędrującą). O tym, jak wygląda koncepcja tego typu reaktora, informowaliśmy przed dwoma laty. Dość przypomnieć, że jest to reaktor, który sam dla siebie produkuje paliwo, dzięki czemu teoretycznie może działać przez setki lat. Jest urządzeniem znacznie bezpieczniejszym i tańszym w eksploatacji niż obecne elektrownie atomowe. Terrapower rozpoczęła prace nad reaktorem w 2006 roku. W międzyczasie projekt zmieniono tak, że stało się on bardziej podobny do konwencjonalnych reaktorów, dzięki czemu będzie łatwiejszy w budowie. Terrapower obliczyła też już dokładne parametry reaktora. Firma planuje, że w 2016 roku rozpocznie budowę 100-magawatowego TWR, a urządzenie podejmie pracę w roku 2020 i ma działać przez 40-60 lat bez konieczności wymiany paliwa. Największym problemem są koszty budowy reaktora. TWR ma olbrzymie zalety, jednak na jego budowę trzeba prawdopowodnie wydać tyle samo pieniędzy, co na budowę konwencjonalnego reaktora. W oryginalnej koncepcji TWR reakcja rozpoczyna się na jednym końcu reaktora i powoli, w tempie około 1 centymetra na rok, przesuwa się - stąd mowa o „wędrującej fali" - na jego drugi koniec. W zmodernizowanym projekcie Terrapower zaproponowano, by reakcja rozpoczynała się w centrum reaktora. Urządzenie zostanie wypełnione prętami paliwowymi z uranem-235, które zostaną otoczone prętami z uranem-238. Gdy reakcja się rozpocznie, w tych prętach z uranem-238, które są najbliżej prętów z uranem-235 przemiana uranu w pluton zajdzie w pierwszej kolejności. To z kolei spowoduje zapoczątkowanie reakcji w sąsiednich prętach. Gdy paliwo w prętach położonych najbliżej centrum zostanie wypalone, zdalnie sterowane urządzenie przesunie je na obrzeża rdzenia reaktora, a reszta prętów, w tym te, w których reakcja już się rozpoczęła, zostaną przesunięte bliżej środka. Mimo, że system taki wydaje się bardziej skomplikowany od pierwotnej koncepcji, jest w rzeczywistości prostszy. Ciepło jest w nim bowiem generowane zawsze w tym samym miejscu reaktora, a zatem łatwiej jest je wykorzystać do produkcji elektryczności. Jednym z najpoważniejszych problemów jest brak odpowiedniego materiału do produkcji prętów paliwowych. Obecnie używana stal nie jest w stanie wytrzymać dziesiątków lat promieniowania. Może puchnąć i zamknie przestrzenie pomiędzy prętami, którymi przepływa chłodziwo. Eksperci z Terrapower mówią, że stal, która miałaby wytrzymać 40 lat musi być dwu- lub trzykrotnie bardziej wytrzymała niż obecnie. Inżynierowie wykorzystują modele komputerowe do przewidywania zachowań materiałów. Jeśli dowiedzą się dzięki nim, jak bardzo stal może puchnąć, niewykluczone, że zwiększą odległości pomiędzy prętami. Terrapower prowadzi obecnie negocjacje z partnerami z Chin, Rosji i Indii, z którymi chce wybudować pierwszy TWR.

Na początku lat 90. ubiegłego wieku powstała koncepcja reaktora z falą wędrującą (Traveling Wave Reactor - TWR). Teraz grupa naukowców skupiona w firmie Intellectual Ventures zaproponowała pierwszy projekt takiego urządzenia. TWR to niewielki reaktor jądrowy, który raz napełniony mógłby działać teoretycznie przez setki lat. Obecne elektrownie atomowe wymagają wymiany paliwa co kilkanaście miesięcy. Jest to proces kosztowny i niebezpieczny, a wypalone paliwo trzeba składować w odpowiednich warunkach i pilnować, by nie wpadło w ręce osób, skłonnych skonstruować brudną bombę. TWR ma też i tę zaletę, że, jako iż nie niesie ze sobą takich kosztów i niebezpieczeństw co obecnie stosowane reaktory, zaistnieniem na rynku energetyki jądrowej mógłby zainteresować się kapitał prywatny, co zwiększyłoby jego innowacyjność i elastyczność. Obecnie na rynku tym działają przede wszystkim firmy i instytucje państwowe. Działanie TWR polega na tym, że reaktor sam produkuje dla siebie paliwo. Obecne reaktory wykorzystują łatwo rozszczepialny uran-235, pozyskiwany z nierozszczepialnego uranu-238. Produkcja odbywa się w specjalnych zakładach wzbogacania paliwa. Z kolei do zbudowania rdzenia TWR potrzebna jest niewielka ilość uranu-235. Resztę stanowi uran-238, który bardzo łatwo pozyskać. Jak mówi Charles W. Forsberg, dyrektor Nuclear Fuel Cycle Project w MIT, ilość uranu-235 potrzebnego do zasilania TWR jest tak mała, że do zaspokojenia światowych potrzeb wystarczyłby tylko jeden zakład wzbogacania. Reaktor z falą wędrującą wykorzystuje uran-235 i uran-238 do produkcji paliwa, plutonu-239. Oczywiście we współczesnych reaktorach również powstaje pluton-239, ale by go pozyskać, trzeba wyjąć wypalone paliwo i poddać je kosztownej i niebezpiecznej obróbce chemicznej. Pojawia się tutaj ryzyko kradzieży materiału na potrzeby broni jądrowej. Ryzyko, które nie występuje w TWR, gdyż reaktor na bieżąco zużywa wyprodukowany przez siebie pluton. Prace koncepcyjne nad TWR są już na tyle zaawansowane, iż prowadzone są pierwsze rozmowy z ewentualnymi inwestorami. Pozostało jeszcze do rozwiązania kilka problemów, na przykład trzeba sprawdzić, jak TWR zachowa się w razie wystąpienia awarii, jednak przedstawiciele Intellectual Ventures uważają, że pierwsze reaktory nowego typu mogą trafić na rynek na początku lat 20. obecnego wieku. W skład nowego reaktora wchodzą pompy chłodzące, zbiornik z chłodzącym sodem, komora na gazy powstające w czasie reakcji oraz setki prętów z paliwem. Pręty tworzą rdzeń o szerokości jednego metra. Przez rdzeń przesuwa się "wędrująca fala", której prędkość wynosi 1 centymetr na rok. Paliwo, znajdujące się w zasięgu fali, jest przetwarzane na pluton, a ten zostaje zużyty do reakcji. Obecnie na świecie działa 439 elektrowni atomowych, z czego 104 znajdują się w USA. Zapewniają one 14,2% zużywanej przez ludzkość energii (19,4% w USA). Na całym świecie buduje się 11 elektrowni, a w USA istnieją propozycje zbudowania 31.