Незважаючи на те, що атомна енергетика в країні забезпечує близько п’ятої частини виробництва електроенергії в США, десятиліттями вона не працює. Регуляторні бар’єри, суспільний скептицизм і дешеві джерела енергії призвели до закриття станцій, зупинок і браку фінансування нових ядерних технологій. Але зростання попиту на електроенергію — головним чином через центри обробки даних — сприяє відродженню ядерної енергетики, і Міністерство енергетики надолужує згаяне. Його пілотна програма реакторів прискорює випробування передових конструкцій реакторів, а перша значна віха запланована на середину 2026 року.

Програма є частиною стратегії Міністерства енергетики, яка має на меті збільшити виробництво галузі вчетверо до 2050 року. Для участі було відібрано одинадцять компаній, які розробляють передові технології ядерних реакторів, і мета полягає в тому, щоб принаймні три з них досягли критичності – стану, коли ядерна реакція ділення стає стабільною та самопідтримуваною – до 4 липня 2026 року.

«Це навмисно дуже амбітний термін», — каже Леслі Деван, інженер-ядерник, який спеціалізується на передових технологіях реакторів. «Одна з цілей цього пілотного проекту — по-справжньому прояснити, які концепції можна виконати за умов реального світу».

Конструкції реакторів, які розробляються, варіюються від реакторів з розплавленою сіллю та високотемпературним газом до швидких реакторів, конструкцій з натрієвим охолодженням і систем з водою під тиском. Однією з компаній, яка, як вважають, просунулася найкраще, є каліфорнійська Valar Atomics, яка розробляє високотемпературний газовий реактор (HTGR) під назвою Ward 250.

HTGR працюють на крихітних частинках урану, покритих шарами вуглецю та кераміки. Покриття перетворюють кожну частинку на самостійний паливний блок, який не плавиться навіть за надзвичайно високих температур, створюючи вбудований захисний екран, який запобігає витоку радіоактивності.

Частинки палива завантажуються в графітові блоки, які утворюють активну зону реактора і містять канали для потоку газу гелію. Реакція поділу палива нагріває гелій, і це тепло кип’ятить воду з утворенням пари, яка обертає генератор для виробництва електрики. Потім гелій повертається в реактор для повторного нагріву.

Valar розпочала роботу над Ward 250 у вересні, зробивши її другою компанією, яка почала будівництво (першою була техаська Alo Atomics, яка почалася в серпні). Велар був першим, хто досяг холодної критичності, самопідтримуваної реакції поділу без будь-якого виділення тепла. Це було зроблено в суворо контрольованих умовах в державному випробувальному центрі, і хоча це підтверджує базову фізику та надає корисні дані, Діван каже: «Це не те саме, що побудувати та експлуатувати свій власний комплексний випробувальний реактор на електриці».

Реактор з розплавленою сіллю, розроблений техаською Natura Resources, працює зовсім по-іншому, але він також вважається безпечнішим за своєю суттю. Уран додають до розплавленої солі, яка нагрівається, коли паливо вступає в реакцію поділу. Насоси переміщують рідку сіль через теплообмінник, де вона передає тепло в інший контур, який створює пару або приводить в рух турбіну. Якщо сіль перегрівається, вона розширюється і плавить аварійну «замерзаючу пробку», яка зливає паливо в безпечний бак, де воно більше не може підтримувати ланцюгову реакцію.

«Реактори на розплавленій солі працюють при атмосферному тиску, тому будь-яка аварія буде обмежена об’єктом», — каже Діван. «Навіть якщо все його живлення вимкнеться, навіть якщо на місці немає оператора, він зможе дістатися до берега та безпечно зупинитися».

Хоча Natura ще не досягла жодного прогресу, вона отримала дозвіл на будівництво від Комісії ядерного регулювання на будівництво дослідницького реактора потужністю 1 МВт і нещодавно придбала компанію Shepherd Power, що базується в Техасі, чиї ланцюжки поставок і регуляторні знання допоможуть просунути технологію Natura до розгортання. Компанія «мала дуже позитивні відносини співпраці з NRC», каже Деван, але «розплавлена ​​сіль є корозійною, а при високих температурах — радіоактивною, тому не слід недооцінювати фізичні проблеми».

З огляду на те, що кінцевий термін розриву залишився лише через шість місяців, Velar, Natura та іншим дев’яти компаніям у пілотній програмі доведеться працювати з безпрецедентною швидкістю, щоб це відбулося. Однак це лише одна з багатьох перешкод, які компанії повинні подолати.

«Справжніми перевірочними пунктами будуть такі речі, як: чи можете ви контролювати роботу реактора вгору та вниз; чи можете ви експлуатувати його протягом тисяч годин при проектних температурах; чи можете ви продемонструвати, що матеріали та паливо поводяться належним чином; і чи можете ви зробити все це достатньо надійно, щоб NRC і майбутні клієнти довіряли конструкції?» Диван каже. «Я вважаю цей 2026 рік початком цікавого періоду збору даних, а не фінішною прямою».