Ugyan jelenleg az atomerőművek túlnyomó többsége vízhűtéses és nagy teljesítményű reaktorokkal üzemel, de nem ez az egyetlen lehetőség, ami miatt nem biztos, hogy a jövőben csak ilyen típusok lesznek kaphatóak a piacon. Egy amerikai fejlesztés, ami a közelmúltban jelentős forrásokat kapott, az X-Energy által fejlesztett Xe-100 reaktor.
Előzmények
Jelenleg az atomerőművek túlnyomó többsége vízhűtéses reaktorokkal üzemel. Viszont ez nem jelenti azt, hogy ez az egyetlen lehetőség. Egy atomreaktor ugyanis a vízhűtés mellett lehet gázhűtéses, sóolvadékos vagy pedig akár folyékonyfém-hűtéses is.
Ez azért lényeges, mert lehetséges, hogy a jövőben a nukleáris iparnak a versenyképesség érdekében technológiát kell majd váltania. Ennek az az oka, hogy egyre több olyan szervezet van, ami már gazdasági számításokkal kimutatta, hogy a jelenleg a piacon kapható atomerőmű-típusok már nem versenyképesek.
Példaként a Lazard számítását hozzuk fel. A Lazard szerint egy új atomerőmű esetében a termelt áram fajlagos költsége 141-221 dollár között van megawattóránként. Ezzel szemben egy ipari (erőművi) nagyságrendű napelemes erőmű esetében a fajlagos költség 24 és 96 dollár között van megawattóránként.
Ennek következtében, hogyha fent akar maradni, akkor lehetséges, hogy az atomenergiának meg kell újulnia, vagy pedig az áramtermelésen kívül új piacokat kell találnia.
Hozzátesszük, hogy a Lazard az új atomerőművek esetén a közelmúlt amerikai projektjeivel számolt.
A magas hőmérsékletű gázhűtéses reaktorok
Az egyik lehetőséget az új generációs atomerőművekre a magas hőmérsékletű reaktorok jelentik. Ezek, mint ahogyan a nevükben benne van, jelentősen magasabb hőmérsékleten üzemelnek, mint a tipikusnak mondható, vízhűtéses atomreaktorok.
Kínában a tavalyi év végén sikeresen elérte a csúcsteljesítményt egy ilyen német eredetű, de már kínai kézben lévő „golyós” reaktor.
A reaktor neve a teniszlabda-méretű fűtőelemből származik. Ezeket üzem közben lehetséges cseréni. A golyó kilépésénél megvizsgálják a sérüléseit és a kiégési állapotát és a golyó visszakerülhet a reaktorba.
A reaktor magas hőmérsékleten üzemel, üzemi hőmérséklete 600-700 fok. Ez forradalmasíthatná a leendő hidrogéngazdaságot, mivel így közelebb kerülnénk a termokémiai hidrogéngyártáshoz. Ez azért lényeges kérdés, mert a hidrogéngyártás jelenleg még nem egy hatékony folyamat. Jelenleg hidrogént leginkább elektrolízissel állítanak elő, amihez áram kell.
Az Xe-100
Az elmúlt években az USA-ban is anyagi forrásokat kapott egy magas hőmérsékletű, gázhűtéses reaktor fejlesztése, az X-Energy által fejlesztett Xe-100 reaktor. Ez a kínai HTR-PM-hez hasonlóan egy „golyós” reaktor.
Az Xe-100-at úgy tervezték meg, hogy a reaktor részegységei közúton szállíthatóak legyenek, ami jelentős előny az építkezés szempontjából. Emellett a reaktor műszaki hiba esetén a tervezési elvek miatt önmagától leáll, vagyis operátori beavatkozás hiánya esetében sem olvad le.
Az Xe-100 reaktor metszete
Az Xe-100 reaktor hőteljesítménye 200 megawatt, elektromos teljesítménye 80 megawatt lesz.
A közelmúltban az X-Energy jelentős forrásokat kapott az amerikai államtól a fejlesztésük megvalósítására. A megrendelés alapján felépítenek egy négy reaktorból álló atomerőművet egy kísérleti telephelyen.
4 darab Xe-100 reaktorból álló erőmű
Miért jelenthet jelentős előrelépést az Xe-100?
A jelenlegi, vízhűtéses atomreaktorok elsősorban áramtermelésre alkalmasak. Ennek az az oka, hogy mivel viszonylag alacsony hőmérsékletű gőzt állítanak elő, ezért nem lehet velük az ipari folyamatokban használt technológiai gőzt előállítani (bár ez függ attól is, hogy milyen ipari folyamatról van szó).
Az Xe-100 viszont jóval magasabb hőmérsékleten fog üzemelni, ami megoldja ezt a problémát, ami új piacot jelenthet majd az atomenergia számára. Az Xe-100 565 fokos gőzt fog előállítani.
A X-Energy már le is szerződött a Dow nevű vállalattal, hogy egy új atomreaktor révén technológiai gőzt szolgáltassanak egy ipari üzemnek.
Marginális költség
A cikk végére megjegyezzük, hogy a Lazard az egyes energiatermelési módokat nem csak a beruházási költségük, hanem a marginális költségük alapján is összehasonlította. A marginális költség alapvetően egy erőmű üzemviteli költségeit jelenti, beruházási költség nélkül. Amennyiben egy erőmű visszafizeti a beruházási-hitelt, úgy ezen a költségen üzemel.
Az összehasonlítás alapján az derül ki, hogy egy már üzemelő atomerőmű olcsóbban termel, mint egy gázerőmű vagy egy szénerőmű. Ez azt jelenti, hogy a már üzemelő atomerőművek valószínűleg nem mennek csődbe, de attól az még kérdéses, hogy egy új erőmű vajon vissza tudja-e fizetni a beruházási-költségeket.
(Olvasónktól)
Korábbi cikkek új generációs atomerőművekkel kapcsolatban:
- Új generációs atomenergetikai fejlesztések
- Egy atomenergetikai fejlesztés: az ólomhűtéses gyorsreaktor
- Atomenergetika és energiapolitika
Források:
https://www.lazard.com/research-insights/2023-levelized-cost-of-energyplus/
https://nuklearis.hu/sites/default/files/nukleon/8_1_177_Radnoti_0.pdf
https://www.world-nuclear-news.org/Articles/China-s-demonstration-HTR-PM-reaches-full-power
