Föld alatti atomerőművek: tucatnyi projekt indult el – drága, de megéri sziklába rejteni a reaktort

Szeptemberben az amerikai Deep Fission startup bejelentette, hogy egy kis reaktort kíván elhelyezni 1,6 kilométeres mélységben. Egy hónappal korábban a finn Kuopion Energia és a Steady Energy megállapodott egy föld alatti mini atomerőmű tervezéséről. Hasonló projekteket jelentettek be az Egyesült Királyságban, Svédországban és Franciaországban, Kínában pedig már folyik az építkezés. Mi okozza a fellendülést?

Védelem a külső hatásoktól 

A nukleáris egységek föld alatti elhelyezésének ötlete először a Szovjetunióban fogalmazódott meg, és meg is valósult. A 2042-ig szóló oroszországi tervekben azonban nem szerepel ilyesmi. Denisz Kulikov, az orosz Energetikai Kutató- és Tervezőintézet kis teljesítményű rektorainak (LNP-k) főtervezője szerint a föld alatti, lényegében sziklába való elhelyezés fő előnye a megnövekedett védelem a természetes és az emberi jellegű külső hatásokkal szemben. Ilyen a szökőár vagy a repülőgép-baleset. Első ránézésre az egyetlen hátránya a helyszín-előkészítés miatti megnövekedett beruházási költség.

Szaharov parancsa szerint

Andrej Szaharov és Lev Feoktisztov akadémikusok azt javasolták, hogy az atomblokkokat mély kutakba vagy bunkerekbe helyezzék, több tíz méter mélyen. A mélységet úgy kell megválasztani, hogy egy esetleges baleset esetén jelentősebb mennyiségben ne kerülhessenek a felszínre radioaktív anyagok, és azok természetesen a talajvízzel se érintkezhessenek. A technológiát már az 1970-es években, vagyis a csernobili baleset előtt kidolgozták. A projektek egy része valamilyen formában meg is valósult. Az első ipari atomreaktor az Annuska volt, amely 1948 és 1987 között működött a Krasznojarszk közelében lévő Zseleznogorszki Bányászati ​​és Vegyipari Kombinátban. A második ilyen létesítmény 1961-ben és 1964-ben indult, majd 1992-ben és 2010-ben leállították.

Egyszerűbb a föld alatti atomerőmű leszerelése

A föld alatti atomerőművek másik előnye az alacsony leszerelési költség. Ez egy felszíni atomerőmű esetében az építési költségek 75–100 százalékát teszik ki. Viszont a föld alatti atomerőmű egyszerűen befalazható, a fő berendezés pedig üvegesíthető a radioaktív üzemanyag eltávolítása után. Mint Denisz Kulikov figyelmeztet, egy föld alatti atomerőmű gazdaságossága csak az életciklus minden szakaszának átfogó vizsgálata után határozható meg helyesen. Például a helyszín-előkészítés és a szerelés költsége kompenzálhatja az üzemeltetési költségek és a beruházási eszközök árának csökkenését a külső hatások korlátozott hatása miatt. Mélyre helyezve sokkal kisebbek a védőszerkezetek és a létesítmény kerülete védelmének költségei. És még csak erre jön a leszerelés olcsóbb volta. Ugyanakkor nyilvános adatokból nem tudható, hogy a Szovjetunióban hány ilyen atomerőművet fejlesztettek ki, az viszont ismert, hogy az 1986-os csernobili balesete után megnyirbálták a terület költségvetését.

Másokat is érdekelnek a föld alatti elhelyezés előnyei

Nyugaton a nukleáris egységek föld alatti elhelyezésének ötlete a 2001. szeptember 11-i egyesült államokbeli terrortámadások után vált aktuálissá. 

A 2010-es évek közepén népszerűvé vált kis teljesítményű moduláris atomerőművek koncepciója további lendületet adott ennek az iránynak. A blokkot a gyárban összeszerelik, és teljesen készen elhelyezik a helyszínre.

A szakember szerint nem lehet egy földi atomerőművet 100 vagy 200 méter mélyen építeni, de a föld alatti elhelyezés gazdaságilag indokolt lehet. Intézetének is van ezt célzó projektje, a Szféra, amely egy Uniterm-30 típusú reaktoron alapul. Erről még nincsenek nyilvános információk. Annyi tudható, hogy az Unitermet a kiépítetlen infrastruktúrával rendelkező távoli területekre tervezték. Már összeszerelve szállítják a helyszínre. Hogy a helyszínen ne legyen szükség magasan képzett személyzetre, az üzemanyagát 25 éven belül nem kell cserélni.

Folyamatban vagy szünetel

Legalább egy tucat olyan föld alatti reaktorról lehet tudni, amelyek vagy épülnek, vagy valami miatt állnak az előkészületei. Oroszországban például 2009 novemberében a szverdlovszki Kusva város vezetése jelentette be, hogy egy felhagyott vasércbányában hat KLT-40S blokkot (ezeket előtte tengeralattjárókhoz fejleszették) akarnak elhelyezi. A cél hő- és áramtermelés lett volna. A helyszín

• tömör gránitkőzetek szeizmikus ellenállása magas,
• nincs hőmérsékletváltozás,
• nincs csapadék és egyéb negatív tényezők,
• a kőzetek vastagsága tíz évvel meghosszabbítja a szerkezetek élettartamát.

Csak az elektromos turbinák lettek volna a felszínen. Az állomás teljes elektromos teljesítménye 210 megawatt, a hőteljesítménye körülbelül 150 gigakalória lett volna. A projekttel kapcsolatos információk utoljára 2011-ben jelentek meg.

Kína már építkezik

A Linglong-1 blokkot a Csangcsiang atomerőmű helyén építik Hainan tartományban. A föld alatt található az ACP-100 blokk kis méretű, 125 megawatt teljesítményű, nyomottvizes típusú. Épül egy medence is a kiégett üzemanyag pihentetésére. A blokktól évi 1 milliárd kilowattóra áramot várnak, ennyi 526 ezer háztartás energiaellátására elég. Kína 2-6 ACP-100-as atomerőmű építését fontolgatja. Üzemidejük 60 év lenne, az üzemanyagukat 24 havonta kellene cserélni.

Az Egyesült Királyság egyelőre leállt

Az Urenco konszern U-Akkumulátor nevű föld alatti létesítményét két 4 megawatt elektromos és 10 megawatt hőteljesítményű blokkal szerelnék. Üzemideje 60 év lenne, az üzemanyaga a hagyományos rudak helyett gömb alakú, valamivel 20 százalék alatti dúsítással. Ötévente kellene cserélni. A helyszín Capenhurst lett volna, de 2023 márciusában az Urenco leállította a projektet. A folytatásról az Egyesült Királyság Nemzeti Nukleáris Laboratóriuma dönthet.

A japán társaság az engedélyre vár

A 4S (szuper, biztonságos, kicsi és egyszerű) föld alatti reaktor projektet a Toshiba fejlesztette ki. A 10–50 megawattos gyorsreaktor folyékony nátriumot használ a hűtésre. A 4S-ben nem grafitrudakkal szabályozzák a reakciót, hanem folyékony lítium-6-tal, amely elnyeli a neutront. A Toshiba még 2003-ban javasolta egy ilyen miniállomás telepítését a mintegy 700 fő lakosú, alaszkai Galina városában. A beruházás még nem kapta meg az építési engedélyt.

Finnország készül

A Kuopion Energia és a Steady Energy a 2030-as évek elején kezdene egy kis atomerőmű építésébe a Kuopio városában lévő sziklabarlangban. A szállítókonténer méretű létesítmény olcsó hőenergiát termel majd a távfűtéshez. A kivitelezési idő három és fél évre becsülhető. A helsinki Salmisaari sziklabarlangokat, valamint a Lahtiban található Kymijarvi és Teivaanmaki erőművek helyszíneit is vizsgálták a kísérleti projektben.

Gyűlik a pénz az amerikai kísérleti projektre

Nemrég a kaliforniai Deep Fission startup nyilvánosságra hozta a terveit. A megvalósításhoz az első körben 4 millió dollárt kell összegyűjteni a befektetőktől. A 15 megawattos blokkot egy 76,2 centiméter átmérőjű kútba helyeznél el, 1,6 kilométer mélyen. A nyomottvizes reaktor 160 atmoszféra nyomáson és körülbelül 315 Celsius-fokos hőmérsékleten működik. A hőt egy gőzfejlesztőbe adják át a víz felmelegítésére, a gyorsan a felszínre jutó, túlhevített gőzzel pedig a turbina állít elő áramot.