A Natrium, Bill Gates erőműve
Idén nyáron a sajtó újra felkapta a Bill Gates, illetve az általa támogatott TerraPower nevű vállalat 2006 óta tervezett reaktorának építéséről szóló híreket. Ennek egyik oka, hogy a társaság március 28-án beadta az amerikai Nukleáris Szabályozó Bizottsághoz a reaktor építésére vonatkozó kérelmét, ezzel párhuzamosan pedig a kiszemelt helyszínen júniusban megtörtént az első kapavágás. Így még nem lehetetlen, hogy az erőműben az eredeti tervekhez képest némi csúszással ugyan, de 2030-ra sikerüljön megindítani a termelést. Jóllehet a cégvezetés és maga Gates rendkívül optimista, az utóbbi időben több hasonló vállalkozás kényszerült arra, hogy eredeti terveit átgondolja, a sikeres nyitáshoz pedig a TerraPowernek is számos akadályt le kell még küzdenie.
Bill Gates, a TerraPower és a Natrium reaktor terve
Bill Gates a 2000-es évek közepén kezdett érdeklődni a nukleáris energia iránt. 2006-ban döntött ugyanis úgy Nathan Myhrvolddal, az Intellectual Ventures nevű licencek kezelésével foglalkozó cég vezetőjével, hogy közösen megalapítják az azóta TerraPower néven ismert, atomreaktorokat tervező és fejlesztő vállalkozást. Ennek legfőbb befektetője és igazgatótanácsának elnöke maga Gates, míg az igazgatótanács alelnöke Myhrvold lett. A projektre egymilliárd dollárt áldozó amerikai milliárdos azért köteleződött el a vállalat finanszírozása mellett, mert személyes meggyőződése, hogy az emberiségnek mindenképpen szüksége van a zöldítésre, ezzel párhuzamosan viszont a fűtés, a közlekedés elektrifikációja, illetve az egyre növekvő adatközpontok és a mesterséges intelligencia futtatásához elengedhetetlen szerverparkok számának megszaporodása miatt folyamatosan növekszik a világ energiaigénye. Felfogása szerint bár szükség van arra, hogy a megújuló energiatermelési módokat is fejlesszük, ez magában nem elegendő, mert nukleáris energia nélkül nem lehet kielégíteni a növekvő energiaigényt úgy, hogy az áram ára ne emelkedjen (jelenleg a reaktorok építése az Egyesült Államokban nagyon lassú, drága és a végletekig szabályozott folyamat), az ellátás pedig stabil legyen. A cég megjelenése és célkitűzései tehát illeszkednek abba az Egyesült Államokban a 2000-es évek folyamán meginduló nukleáris reneszánszba, amely az 1970-es évek óta stagnáló nukleáriserőmű-építéseknek adna új lendületet.
A cégnek jelenleg 560 alkalmazottja van; a csapat részben volt atomerőművi dolgozókból, részben egyetemi és más kutatóhelyek munkatársaiból, részben pedig az amerikai haditengerészet nukleáris programjának mérnökeiből állt össze (maga az ügyvezető igazgató, Chris Levesque is a haditengerészetnél kezdte a karrierjét). Indulása óta a vállalkozás Gatesen kívül több külső befektetőtől kapott már tőkét: 2010-ben két kockázatitőke-befektetőtől 35, 2022-ben, egy újabb sikeres tőkegyűjtési kör után pedig 830 millió dollárt. Ez utóbbi összeg legjelentősebb része a dél-koreai SK csoporttól érkezett, de fontos támogató volt még a világ egyik legnagyobb acélgyártójának számító ArcelorMittal és a Hyundai csoport hajóépítéssel foglalkozó ága is. A TerraPowernek a tőke másik felét 50%-os költségmegosztás keretében az Egyesült Államok energiaügyi minisztériuma által az újfajta reaktorok fejlesztésének támogatására létrehozott Advanced Reactor Demonstration Programtól sikerült elnyernie (az ARDP a kutatásra és a fejlesztésre hét év alatt 3,2 milliár dollárt áldozott). A TerraPowernek a fentieken kívül számos más befektetői és fejlesztői partnere is van – köztük a Souther Co., a PacifiCorp, a GE Hitachi, a Bechtel és a Bekshire Hathaway –, emellett érdeklődik iránta a Japán Atomenergia-ügynökség és Egyesült Arab Emírségek is. Ez utóbbinak akár több száz reaktort is építhetnek majd (erről decemberben írtak alá egy egyetértési nyilatkozatot az Emirates Nuclear Energy Corporationnal). A TerraPower eleinte a Kínai Nemzeti Nukleáris Vállalattal is együttműködött, ám a megállapodásból a Trump-kormányzat technológiatranszfert tiltó döntése miatt 2019-ben kihátrált. A tőzsdére lépést egyelőre a megoldandó feladatok komplex voltára hivatkozva nem tervezi.
A reaktor működési elve és jelentősége
A tervezett reaktor az úgynevezett negyedik generációs (tehát jelenleg is fejlesztés alatt álló) megoldások közé tartozik. A világon leginkább elterjedt folyékony moderátorú, illetve szilárd moderátorú elképzelésekkel szemben egy úgynevezett folyékonynátrium-hűtésű gyorsreaktor lenne. A gyorsreaktorok csoportjába azok a megoldások tartoznak, amelyeknek nincs szüksége moderátorra, mert a láncreakciót a gyors neutronok tartják fenn benne, s üzemeltetésükhöz ezért magas, 20%-os dúsítású uránra van szükség. Hogy a hűtőközeg ne lassítsa a neutronok mozgását, de mégis hatékonyan szabályozza a hőmérsékletet, víz helyett általában folyékony fémet (nátriumot vagy ólmot), illetve héliumot használnak bennük. A Natrium az első csoportba, annak is a folyékony nátriummal üzemelő változatai közé tartozik (innen a reaktor fantázianeve). A nátrium alkalmazásának előnye, hogy a víznél sokkal jobban meg tudja kötni a hőt (a forráspontja nyolcszor magasabb, mint a vízé), ám nyomása eközben nagyjából állandó marad, így nem igényel olyan biztonsági intézkedéseket és felszereléseket, mint a folyamatos túlnyomás mellett működő vizes reaktorok, ráadásul nem korrodálja annyira a reaktor vele érintkezésbe kerülő részeit, és keringetéséhez csekély mértékű szivattyúteljesítmény is elég. A neutronok hatására csupán kis mértékben aktiválódik, az aktivációs termék pedig aránylag hamar, tizenöt óra alatt elbomlik. Probléma viszont, hogy az ilyen reaktorokban általában pozitív az üregtényező, vagyis ha valamilyen okból felforr bennük a nátrium, akkor a képződő buborékok miatt lecsökken annak neutronbefogó képessége, és a hőtermelési folyamat öngerjesztővé válik. A másik problémát a karbantartási nehézségek jelentik. A TerraPower ennek ellenére azt állítja, hogy a cég normál légköri nyomáson üzemelő rendszere lényegében passzívan működne: baleset esetén nem lenne szüksége aktív hűtésre, a nátrium ugyanis elnyelné a keletkező plusz hőt, a további hűtéshez pedig elegendő lenne légbeömlőket alkalmazni. A Natrium egyébként nem lenne a maga nemében teljesen egyedülálló megoldás a világon, de még csak az Egyesült Államokban sem: Oroszországban, Franciaországban, Japánban, az Egyesült Királyságban, Kínában és Indiában is építettek és üzemeltettek már hasonló elven működő reaktorokat, és több helyen újabbak fejlesztését is tervezik.
A demonstrációs erőmű két részből épülne fel. Az egyik egy 345 megawattos reaktor lenne, a másik pedig egy olvasztott sóval működő energiatároló egység. Ez a második abban segítene, hogy a reaktor folyamatos hővel tudjon működni, így maximálisan ki tudja használni a kapacitását. A technológia a cég állítása szerint ellenállóbb, rugalmasabb és költséghatékonyabb, mint a most elérhető akkumulátoros megoldások, és segítségével a reaktor jól illeszthető a megújulókkal kiegészített termelési modellbe. Ha ugyanis a megújulók termelési csúcson vannak, és ezért az áram ára alacsony, az erőmű a saját energiatárolóját tölti, ha pedig visszaesik az megújulók termelése, magasabb áron rendelkezésre tudja bocsátani a korábban megtermelt energiát. Az energiatároló egység teljesítménye egyébként 100 és 500 MWe között skálázódik (a felső érték kb. 400 ezer háztartás energiaellátásához lenne elegendő), és öt és fél óráig tudja leadni a benne eltárolt energiát. Így az egész rendszer működése a kínálat függvényében 30% és 150% között mozoghat. A vállalat fejlesztésének további előnyei között említi, hogy a hagyományos erőműveknél kevesebb biztonsági megoldásra van hozzá szükség, kialakításának köszönhetően egy hagyományos atomerőműnél kisebb biztonsági övezetet kell létesíteni körülötte (miáltal megnő a lehetséges telepítési helyszínek száma), a megépítése pedig 50%-kal kevesebb betont, vasat és helyszíni munkát igényel, mint az eddigi rendszereké, így harminchat hónap alatt a nulláról fel lehet építeni. Ráadásul a fűtőanyagot háromszor olyan hatékonyan hasznosítja, mint a könnyűvizes reaktorok, és legalább nyolcvan évig üzemképes marad.
A telepítési helyszín
A TerraPower az utóbbi időben elsősorban az építési munkálatok megindulása miatt került a hírekbe. Demonstrációs reaktora helyszínül az Egyesült Államok nyugati részén található Wyoming állam Kemmerer elnevezésű, nagyjából 2500 főt számláló települését választotta. A településen nagy hagyományai vannak a szénkitermelésnek (első bányáját 1881-ben nyitották), és emiatt a területén jelenleg is üzemel egy nagyjából két-háromszáz embernek megélhetést biztosító szén-, illetve gázerőmű – ezeket azonban a következő másfél évtizedben be fogják zárni. A jelenleg még működő erőmű területén most megvalósuló építkezés a tervek szerint nagyjából 1600 helyi lakosnak biztosítana munkát, az üzemeltetés pedig 250 embernek, vagyis át tudná venni a régi erőmű dolgozóinak jelentős részét. Ez utóbbi egyébként fontos vonása a mostani terveknek, a vállalat szerint ugyanis ez a világ első szénerőművet atomerőművé alakító projektje, és ha sikeres lesz, a jövőben számos bezárásra ítélt hőerőművet lehetne ilyen módon újrahasznosítani, illetve az ott dolgozók szakértelmét és a rendelkezésre álló vízellátást, valamint hálózati csatlakozási lehetőséget kihasználni.
Problémák és lehetőségek
A befektetői bizalom, az elnyert támogatások és az optimista vállalati kommunikáció ellenére azonban még nincsen rá garancia, hogy a projekt végül tényleg meg fog valósulni. A cég az eredeti tervekhez képest már így is kétéves csúszásban van a most ígért 2030-as átadással, ugyanis a reaktor működéséhez szükséges speciális (úgynevezett magas minőségű alacsonyan dúsított) fűtőanyagot eredetileg Oroszországból szerezte volna be, ám az orosz–ukrán háború miatt a tervezett beszállítói lánc használata kockázatossá vált (ráadásul 2024-ben egy külön törvény is megtiltotta az orosz urán Egyesült Államokba történő importját). Ezt a problémát várhatóan sikerül majd orvosolni azzal, hogy Washington 2,7 milliárd dollárt áldoz a hazai termelés újbóli beindítására. Ohióban már most is működik egy kísérleti dúsító, amelynek 2023-ban sikerült húsz kilogramm fűtőanyagot előállítania, tervezett kapacitása pedig 900 kilogramm/év lenne (és ezt az értéket kellő finanszírozással 42 hónapon belül állítólag évi 6 ezer kilogrammra is fel lehetne tornászni). Emellett a szövetséges Egyesült Királyság tervei között is szerepel, hogy beindítja a kérdéses fűtőanyag előállítását.
A másik problémát az jelenti, hogy az erőmű egyelőre csupán a nukleáris létesítmények építésére adta be az engedélyezési kérelmét. Az ellenőrzési eljárás viszont évekig is elhúzódhat, és egyáltalán nem biztos, hogy a Nukleáris Szabályozó Bizottság végül elfogadja a mostani dokumentációt, illetve azt, hogy a reaktor a jelenleg működő vízhűtésű erőműveknél kevesebb biztonsági elemmel rendelkezne (érdemes megjegyezni, hogy a hasonló elven működő reaktoroknál, például a japán Mondzsu erőmű esetében, fordult már elő baleset). Ha a projekt megkapja az építési engedélyeket, akkor a cégnek újabb kérelmet kell majd benyújtania az üzemeltetés engedélyeztetésére – vagyis a következő eljárás során is könnyen elbukhat még (nemrég, 2022-ben például az Oklo nevű vállalat mikroreaktora sem kapott működési engedélyt). A most induló munkálatok során tehát a cég valójában még nem kezdhet el a reaktormagon és a szűkebb értelemben vett nukleáris létesítményeken dolgozni, hanem csak az azoktól független energiatároló építését végezheti, majd a munkát – a tervek szerint jövőre – az energiatermelő egység felhúzásával folytathatja. Ezzel az üzleti szempontból kockázatos ütemezéssel viszont van esély rá, hogy tartsa a jelenlegi 2030-as nyitási tervét (a vállalat reményei szerint még a mostani építkezések közben, 2026-ig megkapja a nukleáris egységekre vonatkozó létesítési engedélyt, így végül nem veszt majd időt). Ezen a téren könnyebbséget jelent, hogy az Egyesült Államok politikusai lényegében pártállástól függetlenül a nukleárisenergia-termelés újraélesztése mellett állnak, és idén június 18-én el is fogadtak egy olyan törvényt („Accelerating Deployment of Versatile, Advanced Nuclear for Clean Energy”), amely gyorsítana az engedélyezés folyamatán.
A fenti problémákon kívül még van néhány dolog, ami hátráltathatja a projekt megvalósulását. Az utóbbi időben anyagi okokból több más, új típusú reaktorral kísérletező cégnek is át kellett gondolnia korábbi terveit, és át kellett strukturálnia működését. Szakértők szerint egyelőre semmi sem támasztja alá, hogy azok az újfajta, kis méretű reaktorok, amelyek közé a Natrium is tartozik, tényleg olcsóbbak és gyorsabban felépíthetőek lesznek a régi típusúaknál. Maga a TerraPower sem nyilatkozott az utóbbi időben, hogy a két éve kommunikált négymilliárdos költségvetése még mindig tartható-e – ráadásul vannak olyan vélemények is, melyek szerint még ha tartható marad is, egy korszerű gázüzemű vagy megújulókra épülő erőmű továbbra is sokkal olcsóbb lenne nála. A költségek alacsonyan tartása azért is kulcsfontosságú, mert a hat nyugati állam áramellátásáért felelő és a mostani létesítménynek helyszínt biztosító PacifiCorp a még aláírásra váró együttműködési nyilatkozata értelmében csak akkor rendelné meg további reaktorok építtetését, ha az esetleges túlköltést nem a felhasználóknak, hanem a TerraPowernek kellene fedeznie. A többi nukleáris startuppal szemben viszont könnyebbség, hogy ennek a projektnek maga a rendkívül elkötelezett Bill Gates az anyagi támogatója, s így a TerraPower vetélytársaihoz képest bátrabban kísérletezhet, vállalhat kockázatot, és fizetheti ki a kezdeti tanulópénzt. Ha pedig végül felépül és működni kezd, akkor a technológia a maga nemében úttörő lehet, főleg, hogy a társaság legtöbb vetélytársa időközben már jelentős lemaradást halmozott fel, vagy kiesett a versenyből.
