Компанія Nusano отримала підтримку американської ядерної програми для технології, яка має виробляти до 5,9 тонни HALEU на рік з установки площею лише близько 111 м². Найцікавіше тут не тільки компактний масштаб — компанія хоче відмовитися від одного з ключових етапів традиційного виробництва такого палива.
Повідомляє NNews із посиланням на Interesting Engineering.
Що сталося
Фізична компанія Nusano зі штату Юта була відібрана до програми Nuclear Energy Launch Pad, яку реалізують Національний інноваційний центр реакторів США та Міністерство енергетики США.
Її проєкт передбачає створення системи виробництва високопробного низькозбагаченого урану — HALEU. Одна виробнича установка площею 1200 квадратних футів, або приблизно 111 м², має забезпечувати до 5,9 метричної тонни палива на рік.
Першу таку установку Nusano очікує запустити у 2031 році.
Важливо, що йдеться поки про технологію, яку мають наблизити до комерційного застосування, а не про вже працююче промислове виробництво.
Головна відмінність — у формі урану
Традиційне збагачення урану значною мірою використовує гексафторид урану, або UF₆. Це газоподібна сполука, яку можна подавати до центрифуг для розділення ізотопів.
Nusano пропонує інший підхід: використовувати металевий уран безпосередньо у процесі розділення.
Компанія заявляє, що її система використовує власні методи розділення ізотопів за масою. У результаті уран-235 відокремлюється від урану-238, а збагачений матеріал виходить одразу у металевій формі.
Якщо спростити, Nusano намагається скоротити ланцюжок виробництва, прибравши кілька проміжних перетворень між сировиною та готовим металевим паливом.
Що саме хочуть прибрати
За даними компанії, традиційний маршрут передбачає додаткові етапи, пов’язані з UF₆: перетворення урану на гексафторид, подальше повернення з нього урану та фінальну металізацію.
Nusano стверджує, що її прямий металевий маршрут дозволяє обійти ці стадії.
Ще одна заявлена особливість — відмова від фторної хімії, яка використовується у звичайному газовому маршруті UF₆.
Втім, це саме заявлені характеристики технології компанії. Вони не означають, що нова система вже довела свою здатність працювати у промислових масштабах.
Чому HALEU взагалі став таким важливим
HALEU — це уран із часткою ізотопу урану-235 від 5% до 20%.
Для порівняння, паливо для багатьох сучасних реакторів має значно нижчий рівень збагачення. Вищий вміст урану-235 дозволяє деяким передовим реакторним конструкціям ефективніше використовувати паливо та довше працювати між перезавантаженнями.
Саме тому HALEU розглядають як важливий компонент для низки перспективних малих модульних та інших передових ядерних реакторів.
Проблема — у доступності такого палива.
За оцінкою Міністерства енергетики США, до 2035 року американський попит на HALEU може досягти 50 метричних тонн урану на рік. Водночас нинішнє внутрішнє виробництво становить менше 1 тонни на рік.
Різниця між потенційним попитом і нинішніми можливостями дуже значна.
Одна установка — і можливість масштабування
Саме тут з’являється ще одна цікава деталь проєкту Nusano.
Компанія не планує робити ставку лише на одну гігантську фабрику. Її концепція передбачає встановлення окремих компактних виробничих модулів у міру зростання попиту.
Тобто виробництво можна було б нарощувати додаванням нових установок.
Одна установка, за планами Nusano, матиме річну потужність 5,9 тонни HALEU. Якщо технологія покаже заявлені характеристики, модульний підхід може стати способом поступового збільшення виробництва без необхідності одразу створювати один величезний комплекс.
Але поки це план, а не результат серійної експлуатації.
Що означає «один прохід»
Nusano також заявляє, що її система здатна збагачувати природний уран до рівня 19,75% урану-235 за один прохід.
Це важлива цифра, оскільки HALEU має містити від 5% до 20% урану-235. Межа у 19,75% залишається нижче 20-відсоткового порога.
Тут і полягає одна з технічних особливостей задуму: компанія хоче отримувати необхідний рівень збагачення без багатоетапного проходження матеріалу через традиційний виробничий ланцюжок.
💡 Цікаво знати
Площа однієї заявленої установки — близько 111 м². Це приблизно площа невеликої квартири або кількох великих кімнат.
При цьому Nusano заявляє про потенційну річну продуктивність 5,9 тонни HALEU з такого модуля.
Однак площа самої установки не означає, що весь ядерно-паливний комплекс можна розмістити на такій території: йдеться саме про виробничий блок, а не про повний майданчик з усією необхідною інфраструктурою.
❓ Чи вирішить це проблему дефіциту HALEU?
Поки говорити про це зарано.
Заявлена потужність однієї установки становить 5,9 тонни на рік, тоді як оцінений США потенційний попит до 2035 року — близько 50 тонн на рік.
Отже, навіть успішний запуск першого модуля буде лише частиною необхідного виробництва.
Значення проєкту полягає в іншому: Nusano намагається запропонувати компактний і модульний спосіб збільшення внутрішніх потужностей виробництва HALEU.
Що це може змінити
Якщо технологія пройде необхідні етапи розробки та зможе працювати у заявленому режимі, США отримають ще один потенційний шлях для нарощування виробництва HALEU.
Федеральна програма має допомогти Nusano з процесами погодження, доступом до експертизи національних лабораторій, інфраструктури та технічних ресурсів.
Поки ж найважливіший результат — не поява нового палива на ринку, а перехід технології до програми, яка має наблизити її до практичного розгортання.
І якщо перша установка справді запрацює у 2031 році, 5,9 тонни на рік стануть стартовою точкою, від якої Nusano планує масштабувати виробництво.
Чому це важливо
Передові ядерні реактори потребують HALEU, але нинішні виробничі можливості США значно відстають від прогнозованого попиту. Nusano намагається вирішити цю проблему не просто збільшенням традиційного виробництва, а зміною самого маршруту отримання палива.
Головна інтрига тепер у тому, чи зможе компактна система з прямим використанням металевого урану перейти від перспективної технології до стабільного промислового виробництва.
Саме тому 1200 квадратних футів у цій історії важливі не менше за 5,9 тонни: компанія робить ставку на невеликі модулі, які можна додавати поступово, а не на одну величезну фабрику.
