Westinghouse i Radiant wybrane do pierwszych testów mikroreaktorów jądrowych zasilanych paliwem w ośrodku DOME należącym do INL

Mikroreaktory jądrowe opracowane niezależnie przez Westinghouse i Radiant mają stać się pierwszymi projektami zasilanymi paliwem, testowanymi w ośrodku Demonstration of Microreactor Experiments (DOME) — pierwszym na świecie specjalistycznym poligonie testowym dla mikroreaktorów, którego otwarcie zaplanowano w Idaho National Laboratory (INL) na początku 2026 roku. Pierwszy eksperyment zasilany paliwem ma się rozpocząć już wiosną 2026 roku.

Departament Energii Stanów Zjednoczonych (DOE) 1 lipca ogłosił warunkowe wybory do pionierskich eksperymentów, nazywając je „ pierwszymi tego typu na świecie” i kluczowym krokiem w celu „przyspieszenia wdrażania amerykańskich technologii mikroreaktorów” pośród rosnącego zapotrzebowania na „większą dostępność, przystępną cenowo i niezawodną energię”.

Firma Westinghouse z siedzibą w Etna w Pensylwanii przetestuje swój mikroreaktor eVinci , przenośną koncepcję o mocy do 5 MWe, którą przygotowuje do wprowadzenia na rynek do 2027 r. Komercyjny mikroreaktor chłodzony rurą cieplną jest przeznaczony do szerokiego zakresu zastosowań, od zasilania odległych społeczności po operacje górnicze i centra danych.

El Segundo, Kalifornia – Radiant Industries przetestuje Kaleidos Development Unit, aby rozwinąć komercyjny projekt mikroreaktora Kaleidos Battery. Założona w 2019 roku przez byłych inżynierów SpaceX , firma Radiant opracowuje projekt 1,2-MWe chłodzonego gazem o wysokiej temperaturze (HTGR), który będzie wykorzystywał paliwo TRISO, chłodziwo helowe i moderator grafitowy. „ Kaleidos jest zaprojektowany do pracy przez pięć lat przed uzupełnieniem paliwa i może zapewnić niezawodne zasilanie awaryjne dla szpitali, instalacji wojskowych i innych”, zauważa INL.

Pierwsze eksperymenty w DOME

Środek ten oznacza duży krok dla DOME, jednego z dwóch nowych poligonów testowych , które INL rozwija w celu wsparcia testów zaawansowanych projektów reaktorów zasilanych paliwem. Jak poinformowali urzędnicy DOE w POWER , obiekt ma zapewnić prywatnym deweloperom reaktorów elastyczną i bezpieczną platformę do generowania krytycznych danych o wydajności i bezpieczeństwie, walidacji systemów w warunkach operacyjnych i tworzenia dowodów technicznych na potrzeby przyszłego licencjonowania. Zarządzany przez National Reactor Innovation Center (NRIC) poligon testowy ma wypełnić długotrwałą lukę infrastrukturalną między rozwojem koncepcyjnym a wdrożeniem komercyjnym.

DOE poinformowało we wtorek, że wybrało Westinghouse i Radiant do kierowania pierwszymi kampaniami testowymi mikroreaktorów w DOME w drodze konkurencyjnego procesu aplikacyjnego uruchomionego w 2023 r. Obie firmy znalazły się wśród trzech początkowych beneficjentów — wraz z Ultra Safe Nuclear Corp. — łącznej kwoty 3,9 mln USD w październiku 2023 r. w ramach programu inżynierii front-end i projektowania eksperymentów (FEEED) DOE. Ta faza wspierała wstępne prace projektowe, inżynieryjne i dokumentację bezpieczeństwa wymagane do przygotowania się do ostatecznych testów paliwowych.

W listopadzie 2024 r. DOE przyznało drugą rundę finansowania w łącznej wysokości 5 mln USD, co pozwoliło Westinghouse i Radiant wejść w fazę szczegółowego planowania inżynieryjnego i eksperymentalnego (DEEP). Ten kolejny krok obejmuje opracowanie wstępnej udokumentowanej analizy bezpieczeństwa (PDSA) — krytycznego warunku wstępnego DOE przed wykonaniem i instalacją reaktora w DOME. „ Obie firmy obecnie pracują nad wieloetapowym procesem autoryzacji DOE, aby wesprzeć projektowanie, wykonanie, budowę i testowanie każdego eksperymentu reaktora zasilanego paliwem”, zauważył INL.

Na razie DOE szacuje, że każdy eksperyment reaktora DOME będzie działał do sześciu miesięcy. „Kampanie testowe są finansowane przez wnioskodawców z własnych środków, a sekwencja eksperymentów jest oparta na kilku kryteriach, w tym gotowości technologicznej, dostępności paliwa i planie zatwierdzenia regulacyjnego” — zauważył INL. „Oczekuje się, że obie firmy spełnią pewne kamienie milowe w trakcie całego procesu, aby utrzymać przydzielony im czas w DOME i zapewnić efektywne wykorzystanie stanowiska testowego”.

Agencja formalnie zamknęła pierwszą rundę aplikacji dla DOME 19 czerwca 2025 r. Oczekuje się, że druga runda aplikacji zostanie otwarta w 2026 r. „ Proces przeglądu będzie przeprowadzany corocznie w celu uwzględnienia nowych wnioskodawców, zmieniających się warunków i priorytetów DOE” — powiedział DOE.

Kompleksowy ekosystem testowy

Obiekt DOME, który wykorzystuje kultową 80-stopową stalowo-betonową konstrukcję obudowy Experimental Breeder Reactor-II (EBR-II), jest modernizowany za pomocą ulepszonych systemów elektrycznych, mechanicznych i HVAC, aby pomieścić mikroreaktory o mocy do 20 MWth. Limit mocy pozwala DOE na sklasyfikowanie DOME jako obiektu jądrowego kategorii zagrożenia 2, co zasadniczo umożliwia testowanie krytyczności przy jednoczesnym utrzymaniu obiektu w ramach progów regulacyjnych dotyczących bezpieczeństwa i nadzoru środowiskowego. NRIC informuje o szybkim postępie w budowie DOME od momentu jej rozpoczęcia w październiku 2023 r. Prace obejmowały instalację sali kontrolnej, rozbiórkę i modernizację konstrukcji EBR-II, podziemne rurociągi, przygotowanie podkładów pod sprzęt oraz wykonanie kluczowych przejść i włazów. Poligon testowy „jest na dobrej drodze, aby otrzymać swój pierwszy eksperyment na początku 2026 r.”, poinformował INL we wtorek.

Chociaż DOME jest zaprojektowany do obsługi reaktorów eksperymentalnych wykorzystujących wysoko-próbkowy nisko wzbogacony uran (HALEU), obejmuje infrastrukturę dostosowaną do szeregu metod chłodzenia reaktora i warunków operacyjnych. Zgodnie ze specyfikacjami NRIC, obiekt będzie oferował około 65 stóp powierzchni użytkowej, właz o wymiarach 15 na 17 stóp oraz przejścia dla przyłączy procesowych i głównych systemów chłodzenia. Posiada również 75-tonowy dźwig polarny, zintegrowane zamknięcie klasy bezpieczeństwa i dedykowany bank kanałów łączący się z oddzielnym pomieszczeniem sterowania dewelopera. Zainstalowane chłodzenie środowiskowe będzie początkowo oceniane na 300 kWth, z możliwością rozbudowy do 500 kWth. Obiekt obejmuje zasilanie elektryczne 480 V/400 A, obszary wsparcia dla zewnętrznego sprzętu reaktora i kompatybilność z kontenerami transportowymi ISO-668 do 40 stóp.

Oprócz testów DOME, NRIC rozwija Laboratory for Operations and Testing in the United States (LOTUS) , najnowocześniejsze, niezasilane paliwem stanowisko testowe zaprojektowane w celu wsparcia eksperymentalnej walidacji zaawansowanych systemów reaktorów, w tym tych przeznaczonych do zastosowań kosmicznych i morskich. Obiekt będzie zlokalizowany w kompleksie materiałów i paliw INL, aby wykorzystać infrastrukturę historycznego budynku reaktora Zero Power Physics i zaoferować komorę radiologiczną o średnicy 50 stóp z zagłębionym dołem, suwnicą i tunelem dostępowym o wymiarach 13 na 13 stóp do obsługi sprzętu. NRIC twierdzi, że będzie wspierać demonstracje reaktorów o projektowanych mocach wyjściowych do 500 kWth i umożliwiać testowanie rzeczywistych systemów w zakresie koncepcji małych modułowych reaktorów i mikroreaktorów.

Oczekuje się, że pierwszym użytkownikiem LOTUS będzie Molten Chloride Reactor Experiment (MCRE), wspólny projekt prowadzony przez Southern Co., TerraPower i INL. Ostateczny projekt LOTUS został ukończony w 2024 r., a budowa może rozpocząć się w roku fiskalnym 2026. Oprócz elastycznych konfiguracji systemów termicznych i sterujących, LOTUS zapewni deweloperom dostęp do światowej klasy infrastruktury wsparcia INL do syntezy paliw, badań po napromieniowaniu i analizy komponentów, co czyni go kolejnym potencjalnym krytycznym kamieniem milowym do walidacji wydajności i bezpieczeństwa nowatorskich koncepcji reaktorów przed przejściem do testów paliwowych w obiektach takich jak DOME.

Tymczasem DOE rozwija również projekt Microreactor Application Research Validation and Evaluation (MARVEL) w Transient Reactor Test Facility INL. MARVEL, chłodzony sodem i potasem mikroreaktor o mocy 20 kWe, ma rozpocząć działalność pod koniec 2027 r. i będzie służyć jako niskonapięciowe stanowisko testowe do demonstracji zintegrowanych systemów, w tym autonomicznych kontroli, zastosowań ciepła procesowego i interfejsów mikrosieci . W czerwcu INL wezwał do udziału sektor prywatny , zapraszając deweloperów, laboratoriów krajowych i interesariuszy zainteresowanych wykorzystaniem możliwości platformy do krótkoterminowych innowacji w zakresie mikroreaktorów.