Возрождение атомной энергетики: от мини-реакторов до технологических гигантов

В мире насчитывается более 420 действующих реакторов, а производство ядерной энергии достигло исторического максимума. С возобновлением работы мини-реакторов и электростанций для питания центров обработки данных сектор переживает новый подъем. Однако некоторые опасаются, что это может оказаться пузырём .

После многих лет затишья ядерная энергетика возвращается в центр глобальных энергетических стратегий. В связи с развитием технологий, кажущимся более благоприятным политическим климатом и необходимостью удовлетворения огромных энергетических потребностей центров обработки данных, остаётся множество важных вопросов.

Приближается ли новая ядерная эра? Этот вопрос задаёт Международное энергетическое агентство (МЭА) , анализируя динамику источника, который, вероятно, достигнет исторического рекорда производства в 2025 году.

В настоящее время в мире эксплуатируется около 420 реакторов общей мощностью около 370 ГВт, которые производят почти 10% от общего объёма электроэнергии. Среди низкоуглеродных источников более высокую долю составляет только гидроэнергетика. Ещё 63 реактора находятся в стадии строительства, с дополнительной мощностью 70 ГВт. С учётом инвестиций в новые электростанции и продления срока службы существующих реакторов общий объём превысит 60 млрд долларов США в 2023 году, что почти на 50% больше, чем в 2020 году.

Это высококонцентрированный рынок, на котором Китай и Россия запланировали почти все новое строительство, начатое в период с 2017 по 2024 год. Китай постепенно набирает обороты, готовясь к 2030 году потеснить Европейский союз и США по установленной мощности. Если рассматривать долю ядерной энергетики в общем объеме электроэнергии, вырабатываемой в каждой отдельной стране, то доминирует Франция с показателем 65%.

Ядерная энергия может быть получена двумя способами: делением и синтезом. Сегодня всё производство основано на делении , расщеплении тяжёлых атомов, таких как уран-235 или плутоний-239, с выделением тепла, которое можно преобразовать в электричество. Этот процесс происходит в реакторах различных типов .

Наиболее распространены реакторы с водой под давлением (PWR) и кипящие реакторы (BWR) , в которых вода выполняет две функции: замедляет нейтроны, поддерживая стабильность цепной реакции (замедлитель), и поглощает тепло, выделяющееся в активной зоне, для производства пара (охлаждающая жидкость). Наиболее распространенными (около 300 по всему миру) являются реакторы PWR, в которых используются два отдельных контура для предотвращения попадания загрязненной воды на турбину. В реакторах с кипящей водой (BWR), подобных печально известному реактору на АЭС «Фукусима-1» в Японии, пар производится непосредственно внутри реактора, с помощью одного контура.

Тяжеловодные реакторы (PHWR), с другой стороны, могут использовать в качестве топлива природный, необогащённый уран благодаря использованию воды, содержащей дейтерий. Это снижает затраты. Наиболее известная модель — CANDU, популярная в Канаде, Индии и Румынии. Другое семейство — газоохлаждаемые реакторы (GCR или AGR), разработанные преимущественно в Великобритании: в них в качестве теплоносителя используется углекислый газ, а в качестве замедлителя — графит, что обеспечивает более высокие рабочие температуры и, следовательно, более высокий тепловой КПД.

Наконец, некоторые более продвинутые конструкции, такие как реакторы на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем (LMFR) , использующие расплавленный натрий или свинец, или реакторы на расплавленных солях (MSR) , в которых топливо растворено в жидких солях, направлены на переработку радиоактивных отходов и минимизацию риска расплавления активной зоны. В настоящее время они всё ещё находятся на стадии испытаний.

Обсуждая эксперименты, невозможно не упомянуть мини-реакторы (также известные как малые ядерные реакторы, SMR), которые также вызывают растущий интерес в Италии. Они обещают сократить стоимость и сроки строительства установок, которые по-прежнему являются одним из основных препятствий для их широкого распространения. Стратегия заключается не в строительстве установок с нуля, а в серийном производстве нескольких небольших модульных реакторов (мощностью от 10 до 300 мегаватт каждый), которые можно легко транспортировать даже в отдалённые районы. Для увеличения производственных мощностей достаточно просто добавить новые установки.

Эта технология все еще далека от широкого внедрения, о чем свидетельствуют данные Международного энергетического агентства . Тем не менее, Италия относится к ней с большим уважением, в том числе из-за многообещающего предпринимательского опыта. Например, Newcleo , основанная физиком Стефано Буоно , которая привлекла более 540 миллионов евро частного капитала и подписала, среди прочего, соглашение с калифорнийской Oklo , принадлежащей основателю ChatGPT Сэму Альтману. Или Terra Innovatum , возглавляемая Алессандро Петруцци, которая котируется на Nasdaq с 17 октября 2025 года. Также в 2025 году была основана Nuclitalia , новая компания, ориентированная на мини-модульные реакторы, принадлежащая Enel (51%), Ansaldo Energia (39%) и Leonardo (10%).

Если все действующие реакторы основаны на делении, то это потому, что управляемый , то есть инициируемый человеком, термоядерный синтез пока невозможен. Термоядерный синтез — это процесс, происходящий в природе в звёздах, включая Солнце, при котором два лёгких ядра (обычно изотопы водорода, такие как дейтерий и тритий) объединяются, образуя более тяжёлое, выделяя огромное количество энергии. Для этого требуются экстремальные температуры и давления — порядка миллионов градусов — чтобы ядра смогли преодолеть естественное электрическое отталкивание.

В экспериментальных реакторах на Земле эта горячая плазма удерживается чрезвычайно мощными магнитными полями (в так называемых токамаках или стеллараторах) или, в качестве альтернативы, сжимается сверхинтенсивными лазерными импульсами . Теоретически это чистый и безопасный процесс с практически неисчерпаемым топливом; на практике, после десятилетий попыток и миллиардов инвестиций, никому до сих пор не удалось сделать его стабильным и прибыльным.

Если в последнее время ядерная энергетика стала предметом многочисленных дискуссий, то это связано также с тем, что центры обработки данных (ЦОД) , физическая инфраструктура, обеспечивающая цифровые услуги, стремительно расширяются в связи с развитием искусственного интеллекта. Эти системы постоянно находятся в работе и потребляют чрезвычайно много энергии . Их влияние заметно не только на мировом потреблении (в 2024 году на них приходилось 1,5% от общего потребления энергии , что всё ещё немного, хотя и растёт), но и, прежде всего, на локальном уровне. Сосредоточившись на определённых географических регионах, их развитие создаёт нагрузку на электросети , что ведёт к рискам отключений электроэнергии и росту затрат.

Предлагаемое решение, особенно в США, заключается в опоре на атомные электростанции. Это может включать в себя перезапуск после нескольких лет простоя, как в случае с Три-Майл-Айлендом (Пенсильвания) , где в 1979 году произошла самая серьёзная ядерная авария в истории США . Или с Дуэйн-Арнольдом (Айова) , который был закрыт в 2020 году из-за экономической нерентабельности. По данным Bloomberg Intelligence , только в США инвестиции в атомную энергетику к середине века достигнут 350 миллиардов долларов , что увеличит производство реакторов на 63%. Если эти оценки оправдаются, парк достигнет 159 гигаватт: на 53 гигаватта больше, чем сейчас.

Короче говоря, сектор бурлит. Настолько, что некоторые задаются вопросом , не окажется ли он пузырём , обречённым на провал . В 2024 году фонды прямых инвестиций и венчурного капитала вложили рекордные суммы в компании, работающие в области так называемых ядерных технологий следующего поколения: за один год стоимость сделок превысила совокупный объём сделок за предыдущие пятнадцать лет.

Этот всплеск является совокупным результатом развития искусственного интеллекта и неприязни администрации Дональда Трампа к солнечной и ветровой энергии. Однако первый рост стремителен и непредсказуем, и нельзя исключать, что он может замедлиться после периода всеобщей эйфории. Второй же имеет ограниченный временной горизонт, поскольку второй и последний срок Трампа заканчивается в 2028 году.

Эти огромные финансовые потоки направляются компаниям, которым, в силу самой природы этой технологии, придётся работать годами, прежде чем они начнут поставлять обещанную энергию в сеть. Особенно яркий пример — вышеупомянутая компания Oklo , которая привлекла внимание Financial Times, поскольку, несмотря на оценку в 20 миллиардов долларов, у неё «нет дохода, нет лицензии на эксплуатацию реакторов и нет обязывающего контракта на поставку электроэнергии».

Это не означает, что ядерная энергетика следующего поколения — безнадёжное дело. Это сектор с потенциалом, но он всё ещё сталкивается со структурными ограничениями, связанными с затратами, технологической сложностью, ограниченными цепочками поставок и бюрократией. Эти факторы необходимо учитывать, прежде чем ядерная гонка потеряет связь с реальностью.

Третье издание руководства ESGmakers — главных героев устойчивого развития — уже онлайн!