Dự án nhà máy điện hạt nhân di động Project Pele bước vào giai đoạn mới
Nhà máy điện hạt nhân di động Pele trước khi triển khai. Đồ họa BWXT
Vài năm trước, Lầu Năm Góc đã khởi động một dự án đầy tham vọng mang tên Dự án Pele. Mục tiêu của nó là tạo ra một nhà máy điện hạt nhân nhỏ gọn và di động, có thể cung cấp năng lượng cho các đơn vị đồn trú ở xa và các cơ sở khác. Đến nay, dự án đã đi đến giai đoạn lắp ráp nguyên mẫu và trong vài năm nữa, nhà máy điện hạt nhân mới sẽ được thử nghiệm tại địa điểm thử nghiệm.
kế hoạch táo bạo
Lực lượng vũ trang Hoa Kỳ liên tục phải đối mặt với vấn đề cung cấp năng lượng cho các đơn vị đồn trú ở xa. Chúng không phải lúc nào cũng được kết nối với các mạng hiện có và cần các nguồn năng lượng khác. Theo truyền thống, nhiều máy phát điện và nhà máy điện di động chạy bằng nhiên liệu lỏng được sử dụng cho những mục đích này.
Ý tưởng tạo ra một nhà máy điện hạt nhân quy mô nhỏ có thể nhanh chóng di chuyển và triển khai đúng nơi đã được thảo luận từ lâu. Trước đây, nó chỉ được xem xét trên lý thuyết, nhưng vào cuối thập kỷ trước, Lầu Năm Góc đã quyết định đưa nó vào cuộc sống.
Năm 2019, Văn phòng Năng lực Chiến lược của Lầu Năm Góc đã khởi xướng một chương trình mang tên Dự án Pele, mục tiêu là tạo ra các nhà máy điện hạt nhân có công suất từ 1 đến 5 MW có thể hoạt động ít nhất XNUMX năm mà không cần thay đổi nhiên liệu. Các bộ phận của nhà ga này phải có thể vận chuyển được: chúng phải được vận chuyển bằng đường hàng không, đường sắt hoặc đường bộ. Việc lắp ráp và hạ thủy sẽ mất không quá ba ngày và việc tháo dỡ - tối đa bảy ngày.
Năm 2019-2020 Lầu Năm Góc đã chấp nhận đơn đăng ký tham gia chương trình. Đầu năm 2020, quân đội xem xét các dự án được đề xuất và chọn ra 15 dự án có triển vọng nhất. Vào tháng XNUMX cùng năm, các hợp đồng tiếp tục làm việc đã được trao cho BWXT Advanced Technologies và X-energy. Họ sẽ nhận được XNUMX triệu USD để tiếp tục thiết kế. Dịch vụ Chính phủ Westinghouse nhằm hỗ trợ cả hai tổ chức.
Quá trình phát triển mang tính cạnh tranh của các dự án Pele mất khoảng hai năm. Vào tháng 2022 năm XNUMX, Lầu Năm Góc đã chọn một phương án thành công hơn là nhà máy điện hạt nhân đầy hứa hẹn - nó được tạo ra bởi BWXT Advanced Technologies. Người chiến thắng được giao một hợp đồng mới để tiếp tục công việc và nhà thầu phụ, như trước đây, là Westinghouse Government Services.
Lắp đặt lò phản ứng trên xe kéo. Đồ họa Phòng thí nghiệm quốc gia Idaho
Theo các điều khoản của hợp đồng, trong vòng 5 năm, công ty thực hiện phải hoàn thành thiết kế cũng như xây dựng và gửi một nhà máy điện thí điểm đi thử nghiệm thực địa. Các giai đoạn tiếp theo, chẳng hạn như bắt đầu sản xuất hàng loạt và triển khai các nhà máy điện hạt nhân trong quân đội, không được thiết lập trong hợp đồng.
Giai đoạn mới
Cách đây vài ngày, Lầu Năm Góc thông báo BWXT và Westinghouse đã hoàn thành việc phát triển dự án Pele của họ và sẵn sàng chuyển sang giai đoạn tiếp theo. Bây giờ họ phải sản xuất tất cả các bộ phận cần thiết và lắp ráp nguyên mẫu hoàn chỉnh của nhà máy điện hạt nhân mới.
Khoảng một năm rưỡi được dành cho việc sản xuất, thử nghiệm và tinh chỉnh từng bộ phận riêng lẻ của nhà máy điện. Quá trình này sẽ bắt đầu trong thời gian tới và theo ước tính sơ bộ, sẽ hoàn thành vào đầu năm 2026. Sau đó, quá trình lắp ráp cuối cùng của toàn bộ tổ hợp sẽ được tiến hành và sẽ được chuyển đi thử nghiệm. Nếu không có vấn đề gì hoặc chậm trễ thì việc này sẽ diễn ra trước cuối năm 2026.
Ở giai đoạn này, Phòng thí nghiệm quốc gia Idaho đã tham gia chương trình Dự án Pele của Bộ Năng lượng. Nhiệm vụ của nó là chuẩn bị một địa điểm thử nghiệm để thử nghiệm. Một nơi trú ẩn bằng bê tông sẽ được xây dựng tại một địa điểm được chỉ định, nơi sẽ đặt tất cả các bộ phận của nhà máy điện hạt nhân thí điểm. Công việc này sẽ bắt đầu và hoàn thành vào năm tới.
Vào năm 2026 hoặc muộn hơn, BWXT sẽ giao nhà máy điện đã hoàn thiện đến địa điểm Phòng thí nghiệm Idaho và lắp đặt nó trong cơ sở đã được chuẩn bị sẵn. Theo kế hoạch được phê duyệt, việc thử nghiệm sản phẩm Pele sẽ mất ít nhất XNUMX năm. Tuy nhiên, do tính chất phức tạp của dự án nên khung thời gian có thể được kéo dài. Ngoài ra, các thử nghiệm có thể được mở rộng để cho phép thử nghiệm bổ sung.
Sau khi hoàn tất các cuộc thử nghiệm, Cục Năng lực chiến lược của Bộ Quốc phòng sẽ phân tích kết quả và đưa ra quyết định. Nếu nhà máy điện hạt nhân đáp ứng mọi yêu cầu, Lầu Năm Góc sẽ đặt hàng sản xuất hàng loạt và sau đó bắt đầu triển khai các trạm này cho quân đội. Trước hết, họ sẽ được gửi đến các đơn vị đồn trú ở xa, nơi không có đủ nguồn cung cấp năng lượng.
kiến trúc mô-đun
Đến nay, khách hàng và nhà thầu đã tiết lộ những thông tin cơ bản về nhà máy điện hạt nhân di động Pele. Các đặc điểm và khả năng chính của tổ hợp này cũng như hình dáng gần đúng và các thành phần chính của nó đã được trình bày.
Sơ đồ các bộ phận chính của nhà máy điện hạt nhân. Đồ họa BWXT
Dự án của BWXT bao gồm việc tạo ra một trạm điện di động, tất cả các bộ phận của trạm này được đặt trong bốn container tiêu chuẩn 20 feet. Trọng lượng của những container này không được quy định nhưng phải tuân thủ các hạn chế vận chuyển quân sự hàng không Không quân Hoa Kỳ. Vẫn chưa biết liệu yêu cầu về thời gian triển khai và tháo gỡ có được đáp ứng hay không.
Một trong những thùng chứa sẽ trực tiếp chiếm giữ một lò phản ứng hạt nhân. BWXT và Westinghouse đã tạo ra một hệ thống lắp đặt nhỏ gọn như HTGR - lò phản ứng khí nhiệt độ cao. Theo sơ đồ được trình bày, vùng hoạt động của lò phản ứng này được chế tạo dưới dạng khối lăng trụ mà qua đó khí làm mát sẽ đi qua. Các thanh than chì truyền thống di chuyển bên trong lõi được sử dụng làm chất điều tiết.
Về lý thuyết, mạch HTGR cho phép đốt nóng khí đến nhiệt độ khoảng 1000°C và truyền năng lượng nhiệt đến các bộ phận khác của nhà máy điện. Công suất ước tính của hệ thống Pele sẽ là 3-5 MW. Tùy thuộc vào chế độ vận hành và các yếu tố khác, một lần sạc nhiên liệu sẽ có tuổi thọ từ 3 năm trở lên.
Ba container còn lại sẽ chứa các thiết bị và hệ thống khác. Đây sẽ là các thiết bị điều khiển, hệ thống chuyển đổi điện năng và phân phối vào mạng lưới, v.v.
Thế hệ mới
Nhìn chung, chương trình Project Pele có tầm quan trọng rất lớn đối với Lầu Năm Góc và Bộ Năng lượng Mỹ. Là một phần của chương trình này, một mô hình nhà máy điện di động mới về cơ bản đang được phát triển, nhờ đó có thể cải thiện nghiêm túc vị thế của quân đội.
Trước hết, cần lưu ý rằng Pele là một dự án tiên tiến. Nhiều khả năng, đây sẽ là nhà máy điện hạt nhân đầu tiên của Mỹ có lò phản ứng thế hệ IV. Thế hệ lò phản ứng mới có đặc điểm là phức tạp nhất định nhưng cho phép đạt chất lượng hiệu suất cao hơn và cũng giảm rủi ro kỹ thuật.
Thực tế về sự xuất hiện của một nhà máy điện hạt nhân di động cũng có tầm quan trọng rất lớn. Hiện tại, cả Quân đội Hoa Kỳ và quân đội các nước khác đều không có hệ thống có sự kết hợp giữa sức mạnh và sức bền này. Với nhà máy điện mới, các đơn vị của Mỹ sẽ có thể giải quyết được nhiều vấn đề và đạt được một số lợi thế.
Trình diễn khả năng vận chuyển của nhà máy điện hạt nhân Pele. Đồ họa của Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ
Công suất 1-5 MW sẽ đủ để cung cấp điện đồng thời cho nhiều người tiêu dùng. Trước hết, đây sẽ là các hệ thống vô tuyến điện tử khác nhau dành cho mục đích quân sự: thông tin liên lạc, máy định vị, hệ thống vũ khí cố định, v.v. Ngoài ra, sẽ vẫn còn một nguồn dự trữ đáng kể để cung cấp điện cho các hệ thống bổ sung hoặc để đáp ứng nhu cầu trong nước của quân nhân.
Việc sở hữu nhà máy điện hạt nhân của riêng mình sẽ cho phép bất kỳ đơn vị đồn trú nào từ bỏ máy phát điện hoặc nhà máy điện sử dụng nhiên liệu lỏng hoặc giảm đáng kể số lượng của chúng. Ngược lại, điều này sẽ làm giảm nhu cầu nhiên liệu của đơn vị và đơn giản hóa đáng kể công tác hậu cần.
Tuy nhiên, cũng có những hạn chế đáng kể. Dự án Pele, ngay cả ở cấp độ lý thuyết, cũng rất phức tạp. Điều này có thể ảnh hưởng tiêu cực đến triển vọng của nó ở tất cả các giai đoạn - từ việc lắp ráp nguyên mẫu cho đến việc triển khai đầy đủ trong quân đội. Quân đội vẫn chưa có kinh nghiệm vận hành những hệ thống như vậy.
Dù kích thước lò phản ứng và lõi nhỏ nhưng nhà máy điện hạt nhân Project Pele sẽ khá nguy hiểm. Có thể xảy ra nhiều rò rỉ và tai nạn liên quan đến việc giải phóng chất phóng xạ. Ngoài ra, nhà ga dành cho quân đội, điều này làm tăng thêm rủi ro. Bất kỳ thiệt hại hoặc thiệt hại nào đối với trạm, dù đặc biệt hay vô tình, đều có thể dẫn đến tai nạn phóng xạ với những hậu quả tiêu cực có thể hiểu được.
Tầm nhìn cho tương lai
Vì vậy, Lầu Năm Góc đang tìm cách thay đổi hoàn toàn hệ thống cung cấp năng lượng của các đơn vị và đồn trú. Với mục đích này, một nhà máy điện hạt nhân di động đặc biệt đang được phát triển có thể thay thế các nguồn năng lượng hiện có. Nó phải có đặc tính kỹ thuật cao và lợi thế đáng kể so với hệ thống nhiên liệu lỏng.
Tuy nhiên, hiện tại chương trình Project Pele mới chỉ trải qua giai đoạn phát triển thiết kế kỹ thuật. Việc lắp ráp một nhà máy điện hạt nhân thí điểm hiện đang bắt đầu và việc thử nghiệm nó sẽ chỉ bắt đầu vào năm 2027. Việc sản xuất nối tiếp các trạm dự kiến sẽ bắt đầu không sớm hơn năm 2030. Liệu nhà máy điện mới có đáp ứng được các cuộc thử nghiệm và đáp ứng yêu cầu của khách hàng hay không sẽ chỉ trở nên rõ ràng sau một vài năm nữa.
tin tức