Декарбонизация промышленности с помощью малых реакторов и микрореакторов

Представители самых разных отраслей, от производства цемента до судоходства, от нефтегазовой до сталелитейной промышленности, изучают и меняют подходы к работе, чтобы сократить выбросы вплоть до их полного отсутствия. Ключевую роль в этом начинают играть новые решения в области ядерной энергетики.

Для операций по геологоразведке и добыче газа и нефти, в том числе путем бурения и гидроразрыва пласта путем нагнетания в него жидкости, требуется огромное количество энергии, которую в настоящее время получают из ископаемого топлива. На последующих производственных циклах, таких как перегонка и переработка сырья для производства топлива, фармацевтических препаратов или удобрений, также требуются тепло и электроэнергия, которые вырабатываются в основном с использованием ископаемого топлива.

«В нефтегазовой отрасли в большинстве операций, связанных и с добычей, и с переработкой, для получения необходимой энергии сжигается ископаемое топливо, — говорит директор Отдела ядерной энергетики МАГАТЭ Алин де Клуазо. — Чтобы снизить выбросы углекислого газа в результате этих процессов, в идеале электроэнергия для бурения, сжижения и переработки природного газа должна поступать из низкоуглеродных источников, таких как ядерная энергия».

Бурение и добыча нефти и газа часто ведется в отдаленной местности, где обеспечить сетевое электроснабжение этих процессов невозможно. В таких ситуациях альтернативным низкоуглеродным источником энергии могут служить микрореакторы (МР) или малые модульные реакторы (ММР). 

«Компаниям, занимающимся переработкой и бурением, нужна ядерная энергия. Эти процессы генерируют значительные выбросы углекислого газа, а в 30 процентах случаев в районах, где ведется добыча или переработка, электросетей нет, — говорит Чирайю Батра, технический директор некоммерческой организации «Терра праксис», которая занимается разработкой решений по декарбонизации отраслей, уровень выбросов в которых сложно снизить, включая угольную промышленность, промышленную теплоэнергетику и тяжелый транспорт. — Сжигание дизельного топлива и газа для получения энергии, необходимой для такой деятельности, приносит отрасли коммерческие убытки и приводит к увеличению выбросов углекислого газа. Существует возможность снабжать эти процессы электроэнергией из удаленного, надежного и безуглеродного источника. Микрореакторы можно использовать почти везде, даже в море, размещая их на судах или плавучих платформах».

Эффективная и экологически чистая эксплуатация

В отдаленных местах можно использовать как ММР, так и МР, но первые могут также найти важное применение в таких отраслях, как производство пластмасс или в других видах промышленной обработки с использованием тепла. Современные ядерные энергетические реакторы вырабатывают большое количество тепла, но 60–70 процентов этого тепла уходит в окружающую среду из-за КПД преобразования тепловой энергии пара в электроэнергию.

Один из способов повысить эффективность использования ядерной энергии и одновременно сократить выбросы углекислого газа — это использовать тепло, вырабатываемое ядерными реакторами, в промышленных или химических процессах. Министерство энергетики США осуществляет Программу демонстрации усовершенствованных реакторов, в рамках которой оказывается содействие разработке высокотемпературного газоохлаждаемого ММР для использования в комплексе по производству потребительских товаров.

Химическая компания «Доу инк.» планирует заменить на ММР газовые двигатели внутреннего сгорания и паровые двигатели в рамках своих обязательств по сокращению выбросов углерода на 30 процентов к 2030 году. Компания стремится достичь углеродной нейтральности к 2050 году. 

Высокотемпературный ядерный реактор с выходной температурой 750 градусов Цельсия особенно хорошо подходит для низкоуглеродного производства олефинов — химических соединений, которые применяются в качестве исходного сырья для изготовления пластмасс, моющих средств и клеев. Предлагаемый компанией «Доу» ММР будет размещен на существующей производственной площадке в городе Сидрифт, штат Техас, и ожидается, что выбросы углекислого газа на этой площадке сократятся примерно на 440 000 тонн в год. Этот ММР будет использоваться для выработки технологического тепла для производства, например, полиэтилена, который используется в упаковке, красках и пенопластах.

Ожидается, что строительство четырех реакторов, предусмотренных проектом, начнется в 2026 году и завершится к концу десятилетия. Этот проект «позволит компании сделать важный шаг в снижении выбросов углекислого газа и одновременно предложить нашим клиентам и обществу продукцию с более низким углеродным следом», — заявил председатель совета директоров и генеральный директор «Доу» Джим Фиттерлинг. Эта инициатива «станет наглядным примером того, что декарбонизация промышленного сектора может быть безопасной, эффективной и малозатратной», — добавил он.

МАГАТЭ помогает координировать деятельность стран мира по разработке ММР и МР, объединяя экспертов, правительства и регулирующие органы для повышения надежности и безопасности внедрения этой новой технологии. В июне 2022 года МАГАТЭ приступило к осуществлению Инициативы по гармонизации и стандартизации в ядерной области (ИГСЯО), а в 2021 году представило Платформу по малым модульным реакторам и их применениям (Платформу ММР) . ИГСЯО нацелена на продвижение гармонизации и стандартизации подходов к проектированию, регулированию и промышленному производству ММР, а на Платформе ММР можно получить помощь по всем аспектам разработки, внедрения и лицензирования ММР и надзора за ними.