Ядерная энергия выходит за пределы военного флота: проект Nuclear Propulsion in Merchant Shipping (NuProShip II), возглавляемый Норвежским университетом науки и технологий, исследует возможность оснащения крупнотоннажных коммерческих судов ядерными реакторами.

Вызовы современной морской индустрии

Сегодня около 80% мировой торговли осуществляется морским транспортом, и без постоянного движения грузовых судов современная цивилизация быстро бы остановилась. Однако на долю судоходства приходится примерно 3% всех глобальных выбросов парниковых газов, и к 2030 году эта цифра может вырасти как минимум до 10%.

Судоходная отрасль стремится сократить выбросы, но сталкивается с серьезными трудностями. Основное топливо — мазут, а альтернативы вроде зеленого аммиака, водорода и метанола пока недоступны в нужных объемах. Более того, для производства достаточного количества этих экологичных видов топлива потребуется больше электроэнергии, чем сейчас вырабатывается во всем мире.

Необходимость новых источников энергии

Особенно остро проблема стоит для крупных коммерческих судов — балкеров, нефтяных танкеров, контейнеровозов и судов для офшорного строительства, которым нужны энергоисточники с высокой плотностью и способностью работать на больших расстояниях.

В рамках NuProShip II рассматривается внедрение малых модульных ядерных реакторов IV поколения на крупные коммерческие суда. Демонстрационный концепт основан на 120-метровом офшорном судне для подводного строительства Vard 3, разработанном дочерней компанией Fincantieri — Vard.

Особенности и преимущества ядерных реакторов для судов

Цель проекта — создать простой, безопасный и автономный реактор, который можно устанавливать как на новые, так и на существующие суда без необходимости полной перестройки машинного отделения.

Рассматривались различные концепции реакторов для судов разного размера, но все они имеют общие ключевые характеристики. В частности, используется топливо TRISO — покрытые керамикой частицы урана, выдерживающие температуры выше 1600 °C. Реакторы с шаровым слоем считаются безопасными благодаря саморегулирующейся ядерной реакции и подходят для пассивных систем охлаждения, обеспечивая от 15 до 45 МВт тепловой мощности на модуль при использовании сверхкритических CO₂-реакторов по циклу Брайтона.

В качестве охлаждающей среды, скорее всего, будет применяться гелий, поскольку альтернативы вроде расплавленной соли и натрия плохо взаимодействуют с водой. Вода как охладитель была отклонена из-за сложности и ассоциаций с авариями на водо-водяных реакторах, например, на Фукусиме. Для более крупных судов могут использоваться реакторы с охлаждением свинцом или расплавленной солью.

Ядерные реакторы занимают значительно меньше места, чем традиционные дизельные двигатели, а их преимущество — практически неограниченная дальность плавания и необходимость дозаправки лишь раз в пять лет. В перспективе, при совершенствовании конструкций, дозаправка может не потребоваться вовсе за весь срок службы судна.

Безопасность и инфраструктура

Важной задачей является проектирование реакторной установки как автономного модуля, размещаемого в машинном отделении. В идеале судно должно быть спроектировано так, чтобы в случае аварии реактор можно было полностью изолировать.

Для внедрения ядерных технологий в коммерческое судоходство потребуется создать инфраструктуру для обслуживания таких судов, включая объекты на верфях для дозаправки и обращения с низкоактивными отходами, а также обеспечить необходимую радиационную защиту, меры безопасности и нераспространения.

Реакторы должны быть герметичными, контейнеризованными модулями заводского изготовления, которые можно полностью заменить по окончании срока службы. Они также должны быть водонепроницаемыми и выдерживать полное погружение и воздействие огня.

Соответствие стандартам и перспективы

Необходимо соответствовать нормативным требованиям, регулирующим эксплуатацию ядерных энергетических установок. NuProShip II планирует ориентироваться на стандарты Комиссии по ядерному регулированию США, которые считаются одними из самых строгих в мире и служат моделью для многих международных и национальных стандартов.

Менеджер по исследованиям и инновациям Vard Design AS Хенрик Бурванг отмечает: «Мы гордимся тем, что вносим вклад в будущее морских инноваций. NuProShip II доказывает, что суда с ядерной энергетикой — это не просто мечта, а технически реализуемое решение. Наша работа закладывает основу для более безопасного, эффективного и экологически ответственного судоходства. Особенно важно, что в проекте участвует профессиональный судовладелец и оператор Island Offshore, что подтверждает реальный интерес отрасли к развитию этой технологии».