Ядерные реакторы — экологически чистое энергетическое решение для гражданского морского судоходства

Ядерная энергия исторически использовалась для питания военных судов США, но не гражданских морских судов. Патрик Пеннелла, Алекс Полонски и Джейн Аккомандо объясняют, как инновации в ядерных технологиях обеспечивают безопасное и экологически чистое энергетическое решение.

Хотя ядерная энергия успешно используется для питания военных кораблей США с 1950-х годов, ее использование в гражданских морских целях никогда не ограничивалось несколькими экспериментальными разработками. Высокие первоначальные капитальные затраты и опасения по поводу безопасности не позволили ядерной энергетике гражданского морского флота достичь критического состояния.

Однако инновации в ядерных технологиях в сочетании со стремлением к декарбонизации гражданской морской отрасли теперь дают возможность оживить эту концепцию с коммерчески выгодными затратами.

ВМС США использовали десятки военных кораблей с ядерными двигателями без каких-либо серьезных событий, связанных с безопасностью реакторов. США, однако, построили только одно торговое судно с атомной установкой — экспериментальное судно NS Savannah. Гибридное грузопассажирское судно Savannah успешно эксплуатировалось с 1959 по 1972 год, но его ограниченная грузо- и пассажироподъемность делала дальнейшую эксплуатацию нерентабельной.

Целью Саванны было просто доказать эту концепцию. И это произошло. Несколько других стран успешно эксплуатировали экспериментальные гражданские суда с атомными двигателями, но, как и в случае с США, широкого внедрения так и не произошло.

Ядерная тяга всегда давала несколько ключевых преимуществ по сравнению с традиционными источниками топлива.

Во-первых, атомные суда могут годами обходиться без дозаправки. Несмотря на то, что обычные суда обычно могут дозаправляться топливом одновременно с грузовыми операциями, владельцы атомных судов могут меньше беспокоиться о волатильности цен на топливо, поскольку цены на уран не так волатильны, как цены на нефть. Соответственно, большие первоначальные капитальные затраты на ядерный реактор могут быть перевешены постоянной стоимостью потребления топлива, которая для большого контейнеровоза может превышать 3 миллиона долларов в месяц.

Во-вторых, энергетическая плотность ядерного топлива исключает необходимость хранения миллионов галлонов мазута. Это преимущество устраняет традиционный компромисс между хранением топлива и грузовым пространством. Атомные суда могут перепрофилировать пространство, занимаемое топливными баками, под груз.

Даже принимая во внимание необходимую защиту, по сравнению с большим контейнеровозом с традиционным двигателем атомное судно аналогичного размера может вместить больше стандартных транспортных контейнеров и работать на более высоких скоростях.

Кроме того, на атомоходах не будет топливных баков, которые могли бы взорваться в случае морской аварии, что предотвратило бы сброс тысяч баррелей мазута в чувствительную прибрежную среду и связанные с этим затраты на восстановление.

Исследование Американского бюро судоходства, проведенное в июле 2023 года, подтвердило эти первые два пункта. Основываясь на одной модели, исследование показало, что использование двух быстрых реакторов мощностью 30 МВт на большом контейнеровозе увеличит грузоподъемность и скорость работы.

В другой конфигурации использование четырех микрореакторов с тепловыми трубками мощностью 5 МВт на большом танкере уменьшит грузоподъемность, но увеличит эксплуатационную скорость. И в обоих примерах топлива может хватить на 25 лет — типичный срок эксплуатации коммерческого судна.

В-третьих, обычным топливом является бункерное топливо, и оно выделяет побочные продукты сгорания, такие как углекислый газ и твердые частицы. Поскольку экологические нормы в отношении выбросов ужесточаются во всем мире, ядерная энергетика предлагает надежный источник чистой, безуглеродной энергии.

Последние достижения в области технологий ядерных реакторов повышают конкурентоспособность атомных судов. Появление микро- и маломодульных реакторов предлагает стандартизированную конструкцию, которая может обеспечить эффект масштаба и сделать ММР экономически эффективными. Хотя эти конструкции были предназначены для береговой выработки электроэнергии, их размер и стандартизация делают их пригодными для использования на коммерческих судах.

Большое количество крупных коммерческих судов создает потенциал для массового развертывания, создавая преимущества за счет экономии за счет масштаба, стандартизированного обучения операторов и стабильных цепочек поставок.