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Il 10 giugno 2024, TerraPower, una società di energia nucleare investita dal fondatore di Microsoft Bill Gates, ha annunciato che il suo reattore Natrium della centrale nucleare di nuova generazione (prossima generazione, nota anche come "quarta generazione") costerà fino a 4 miliardi di dollari irruzione a Kemmerer, Wyoming. Il progetto è un reattore veloce raffreddato al sodio da 345 MW dotato di un sistema di accumulo di energia a sale fuso che può aumentare la potenza di uscita a 500 MW quando la rete ne avrà bisogno. Si prevede che entrerà in funzione nel 2030.

Bill Gates ha investito molto presto nell'energia nucleare. TerraPower, fondata nel 2006, collaborerà con Pacific Power Company, una filiale della Berkshire Hathaway di Buffett, nel 2021 per continuare a sviluppare il reattore a neutroni veloci raffreddato al sodio (SFR) di "quarta generazione". , e spera di realizzare l'applicazione di cinque nuove centrali nucleari nel 2035. Il significativo miglioramento dell’efficienza energetica promuoverà notevolmente la produzione, lo stile di vita e la civiltà.

Sodio pericoloso

A differenza del "reattore ad acqua leggera" dell'energia nucleare di terza generazione che utilizza l'acqua come moderatore e mezzo di trasferimento del calore, Natrium, noto come l'energia nucleare di quarta generazione, utilizza il sodio metallico liquido come fluido di lavoro. I comuni reattori ad acqua pressurizzata (PWR) di oggi possono raggiungere lo scambio di calore a 325°C senza vaporizzazione a 150 atmosfere. Il punto di ebollizione del sodio metallico è 883°C, quindi il "reattore nanoraffreddato" può aumentare la temperatura operativa del reattore a 550°C senza pressurizzazione. La conduttività termica del sodio metallico è 50 volte quella dell'acqua Tenendo conto della temperatura operativa più elevata sopra menzionata, la "Nuclear Regulatory Commission (NRC)" valuta che l'efficienza di scambio termico del sodio metallico liquido è 100 volte quella dell'acqua. e la sua efficienza lavorativa è superiore a quella dell'energia nucleare di terza generazione è molto più elevata.

I "reattori ad acqua leggera" (compresi i reattori ad acqua bollente e i reattori ad acqua pressurizzata) possono utilizzare solo l'uranio 235, che rappresenta circa lo 0,72% dell'uranio naturale, ma non possono utilizzare l'uranio 238, che rappresenta il 99,28% dell'uranio naturale. Pertanto, dopo che le barre di combustibile nucleare sono state rottamate, la radiazione residua delle scorie nucleari è ancora molto elevata, e i prodotti dopo la reazione di fissione contengono anche un gran numero di elementi pesanti, come gli attinidi, che sono difficili da utilizzare, e il I rischi legati alle radiazioni sono enormi. Il trattamento e la conservazione delle scorie nucleari e la sicurezza sono diventati un problema in tutto il mondo.

Il reattore a neutroni veloci di “quarta generazione” può utilizzare l’uranio-238, estremamente abbondante nell’uranio naturale, per evitare l’enorme spreco di materiali nucleari. E nel reattore a neutroni veloci, l'uranio-238 cattura neutroni veloci e subisce due decadimenti beta per formare plutonio-239, che funge da fonte di energia della "macchina termoelettrica radioisotopica" e può essere utilizzato per guidare veicoli spaziali. Questa caratteristica "un pesce, due pesci" è chiamata "allevamento" in fisica nucleare, e i reattori a neutroni veloci sono quindi anche chiamati "reattori autofertilizzanti a neutroni veloci".

Una maggiore efficienza significa maggiori profitti. Chi non vorrebbe una cosa così buona? I reattori a neutroni veloci non sono un concetto nuovo: già nel 1951, la prima centrale nucleare della storia umana a generare effettivamente elettricità, l'"Experimental Breeder Reactor No. 1" (EBR-1), utilizzava il principio dei reattori a neutroni veloci il refrigerante è una lega liquida di sodio e potassio.

Tuttavia, la teoria è molto avanzata, ma l'applicazione non riesce a tenere il passo. La scienza è molto perfetta, ma la tecnologia è difficile da realizzare. Ciò è inevitabile nel processo di trasformazione della scienza pura in tecnologia pratica occorrono decenni o addirittura generazioni. I primi reattori autofertilizzanti veloci a metallo liquido non erano in grado di superare l'effetto corrosivo del sodio metallico liquido su contenitori e tubi.

Il sodio metallico è molto reattivo. Si ossiderà violentemente e brucerà se esposto all'aria. Esploderà anche se esposto all'acqua. Pertanto, nell'uso industriale, il sodio deve essere immerso nel cherosene per lo stoccaggio.

Storicamente, la maggior parte dei reattori autofertilizzanti veloci a metalli liquidi non ha avuto una fine positiva: il reattore "Monju", costruito in Giappone nel 1986, ha avuto una crepa nel sistema di raffreddamento nel 1995 e ha fuoriuscito 640 chilogrammi di vapori di sodio, provocando da allora un incendio ha continuato a funzionare male, il vicedirettore del dipartimento affari del Gruppo Dongran si è suicidato gettandosi da un edificio per scusarsi. Tuttavia, non è riuscito a salvare la situazione e il reattore è stato finalmente spento nel 2010. Il Superphénix, costruito in Francia nel 1976, era un tempo il più grande reattore autofertilizzante del mondo, inoltre ha subito corrosione e perdite nel suo sistema di raffreddamento ad azoto liquido. È stato infine spento nel 1997 a causa di vari problemi.

Attualmente, gli unici “reattori raffreddati al sodio” ancora operativi nel mondo sono i russi BN600 e BN800. Il grande balzo in avanti della scienza e della tecnologia dell'ex marina sovietica utilizzò "reattori raffreddati al sodio" sul sottomarino nucleare Tipo 705, che portarono a frequenti incidenti nucleari: le barche K-64 e le barche K-123 ebbero entrambe gravi incidenti nucleari a causa di guasti alla tubazione del refrigerante al sodio. Gli Stati Uniti, tecnologicamente più avanzati, non sono molto migliori, l'SSN-575, messo in servizio nel 1957, è l'unico sottomarino nucleare dell'esercito americano che utilizza un "reattore raffreddato al sodio". incidente di perdita, che portò al suo smantellamento nel 1958. Il "reattore raffreddato al sodio" fu sostituito da un reattore ad acqua pressurizzata relativamente arretrato.

In risposta ai pericoli del sodio metallico, la comunità scientifica e tecnologica lavora instancabilmente da decenni, sperimentando una varietà di materiali come il mercurio, il piombo, lo stagno, la lega sodio-potassio, la lega piombo-bismuto, ecc. Ad esempio, il La "Commissione esecutiva dell'Unione europea" tra il 2015 e il 2019 ha investito 6,6 milioni di euro per costruire tre progetti dimostrativi di reattori a neutroni veloci, valutare la simulazione termoidraulica e il piano sperimentale per studiare SESAME, studiare il flusso di fluidi metallici nelle condutture e nei reattori nucleari e il loro impatto sull'ambiente Le apparecchiature, incentrate sullo studio del nanoraffreddamento, gettano le basi per lo sviluppo del percorso tecnologico di raffreddamento del piombo.

Può essere utilizzato nelle armi nucleari

Anche se il problema della sicurezza del sodio metallico fosse risolto, c’è ancora un problema di sicurezza delle armi nucleari che deve essere risolto. Il popolare "reattore ad acqua leggera" di terza generazione, attualmente popolare, non può essere utilizzato per armi nucleari ed è considerato un modello di "uso pacifico dell'energia nucleare". Tuttavia, il prodotto della reazione del "reattore autofertilizzante veloce", il plutonio-239, è materiale nucleare di qualità militare. La seconda bomba atomica "Fat Man" che fece esplodere Nagasaki nel 1945 era una bomba al plutonio. Questo è anche il motivo per cui la Russia insiste nel mantenere “reattori raffreddati al sodio” e la Corea del Nord costruisce reattori ad acqua pesante. Entrambi i tipi di reattori possono produrre plutonio-239 per armi, che può essere utilizzato per realizzare armi nucleari.

Pertanto, l'"Agenzia internazionale per l'energia atomica" sottolinea che i paesi con "reattori autofertilizzanti veloci" devono avere politiche e misure di monitoraggio più chiare. Ma l'esperienza storica ci dice: il "rafforzamento della gestione" basato sulle debolezze umane è il più inaffidabile. In confronto, la seguente idea tecnica è leggermente più affidabile: cambiare completamente il design della barra di combustibile nucleare, in modo che il riempitivo primario possa essere utilizzato direttamente fino alla completa demolizione e non possa essere rimosso in modo sicuro con il pretesto della "manutenzione". nel mezzo per evitare che il plutonio, prodotto della fissione, venga raffinato e rubato segretamente, se qualcuno smantella o ruba illegalmente, sarà esposto a radiazioni nucleari letali per evitare il rischio di terrorismo nucleare.

I progetti con rischi più elevati dovrebbero essere realizzati in aree relativamente desolate, chiuse e scarsamente popolate. Se si verifica un incidente, il grado di danno, il controllo dell’opinione pubblica e il risarcimento per le vittime saranno relativamente bassi. Il Wyoming, dove si trova il reattore raffreddato al sodio di "quarta generazione" investito da Bill Gates e Buffett, si trova nella parte occidentale degli Stati Uniti ed è lo stato meno popoloso degli Stati Uniti. Ciò è in linea con l'esperienza convenzionale di cui sopra.

La domanda è: tutti i problemi tecnici del reattore autofertilizzante veloce a metallo liquido, che sono stati provati e falliti più e più volte negli ultimi decenni, sono stati risolti dal gruppo di ricerca scientifica di Bill Gates? Le soluzioni per la sicurezza della tecnologia nucleare e per la sicurezza delle armi nucleari sono davvero garantite in modo affidabile? Entro il 2035 ci saranno cinque nuove centrali nucleari. Le tecnologie e i processi sono davvero maturi? Questo è ovviamente il segreto commerciale di Bill Gates e il mondo esterno può verificarlo solo nel tempo.

Sistema di accumulo dell'energia del sale fuso

Oltre al tema dell’energia nucleare, esiste anche una tecnologia non nucleare ma correlata, vale a dire il sistema di accumulo di energia a sali fusi che supporta il reattore Natrium. Può immagazzinare l’energia in eccesso quando la produzione di energia nucleare raggiunge il picco e il consumo di energia del mercato diminuisce e quando il consumo di energia del mercato raggiunge il picco, il reattore di Natrium non ha bisogno di essere sovraccaricato, ma può aumentare la produzione di energia elettrica di 155 MW di circa il 45%. della domanda, garantisce inoltre il buon funzionamento e la sicurezza delle centrali nucleari e delle reti di trasmissione e trasformazione dell’energia.

Il sistema di stoccaggio dell’energia a sali fusi utilizza l’energia in surplus delle centrali nucleari per sciogliere sali inorganici sicuri ed economici come il nitrato di sodio, il nitrato di potassio e il nitrato di calcio in serbatoi di stoccaggio della lava ad alta temperatura per immagazzinare enormi quantità di energia termica. Quando rilascia energia, il sale fuso ad alta temperatura passa attraverso lo scambiatore di calore e aziona il generatore di vapore per generare elettricità. Questo metodo di accumulo di energia è chiamato "accumulo di energia termica". Questo metodo di accumulo dell'energia può rallentare molto la perdita di energia termica. Un articolo pubblicato sulla rivista scientifica e tecnologica "Journal of Energy Storage" sottolinea che il serbatoio di accumulo che utilizza la nuova tecnologia utilizza uno strato isolante di circa 125 cm di spessore e il mensile. la perdita di energia è solo del 5%, TES può ottenere un accumulo di energia per mesi o anche per tutta la stagione.

Rispetto alle batterie agli ioni di litio, che perdono in media solo lo 0,5%-1% di energia al mese, l’effetto di accumulo di energia dei sistemi di accumulo di energia a sale fuso non è così buono e la perdita di energia è maggiore. Tuttavia, i suoi sali minerali sono a basso costo, più sicuri e non presentano i potenziali enormi rischi di inquinamento ambientale derivanti dallo stoccaggio di energia chimica come gli ioni di litio.

Questo tipo di sistema di accumulo di energia a sale fuso può essere utilizzato non solo nelle centrali nucleari, ma anche nei sistemi di generazione di energia solare. Nel 2018 è nato in Spagna Gemasolar, il primo impianto solare termico in grado di generare elettricità 24 ore su 24. Si colloca nel deserto come una matrice a specchio. Non è un pannello solare, ma concentra e riflette la luce solare Torre energetica a sale fuso eretta al centro del sito. Al suo interno Conserva una miscela di 60% nitrato di sodio + 40% nitrato di potassio. Quando non c'è sole di notte, grazie al rilascio di calore del sale fuso, può comunque generare energia stabile per 15 ore. La sua potenza di 19,9 MW può fornire elettricità stabile a 27.500 famiglie.

L'impianto solare termico con accumulo di energia a sali fusi non solo risolve la debolezza dei pannelli solari tradizionali che non possono generare elettricità in assenza di luce solare, ma utilizza anche specchi riflettenti al posto dei pannelli fotovoltaici, riducendo così la quantità di energia generata durante la produzione di energia fotovoltaica. grandi quantità di inquinamento da metalli pesanti e l’impatto duraturo dei pannelli fotovoltaici scartati sull’ambiente.

Il Cile ha visto il caso di successo della Spagna e ha lanciato il Progetto Alba nel 2019. Prevede di convertire tutte le centrali alimentate a carbone nelle sue aree desertiche in centrali solari a sale fuso con una capacità installata di 560 MW e spera infine di eliminare completamente i combustibili fossili tradizionali entro il 2040. Metodo di generazione dell’energia da combustibile. Questo non è solo per scopi di protezione ambientale. Per il Cile, che non dispone di energia fossile, se riesce a sostituire l’energia con l’energia solare con una nuova struttura e una produzione di energia stabile 24 ore al giorno, può risparmiare molta preziosa valuta estera originariamente utilizzata. utilizzato per importare energia. Se possibile Esportare energia elettrica nei vicini paesi dell'America Latina può far guadagnare molta valuta estera.

Il reattore al Natrium di Bill Gates + il sistema di stoccaggio dell'energia a sali fusi, in caso di successo, miglioreranno senza dubbio notevolmente i benefici della produzione di energia dell'energia nucleare. Quanto a Buffett, che è sempre stato scaltro e calcolatore, raramente commette errori. Questo "nucleare di quarta generazione" può avere ampie prospettive di mercato.

Un'altra prospettiva di pensiero è: comeIA apertaIl più grande investitore dietro di esso, Bill Gates, che è anche un uomo con un background in scienza e ingegneria, ha capito da tempo che la ricerca e lo sviluppo di AI/AGI consumano molta energia e ha l’energia nucleare nelle sue mani, oltre al Il sistema di accumulo di energia a sale fuso con energia in eccesso, non solo può garantire la sicurezza a livello di sistema, ma anche ridurre i costi di consumo energetico della ricerca e sviluppo AI/AGI (intelligenza artificiale generale).

Ciò coincide con Musk, un altro gigante della tecnologia originale. Musk ha investito molto presto in SolarCity, il che si è rivelato di grande importanza per aumentare il prezzo delle azioni di Tesla e il valore del marchio. Più profondamente, la descrizione di Musk del futuro sviluppo dei suoi marchi di intelligenza artificiale xAI e Neuralink menziona chiaramente la ricerca e lo sviluppo di AI/AGI On Sulla questione del consumo energetico, due degli uomini più ricchi del mondo "conoscono le proprie radici" hanno davvero la stessa visione.

• (Questo articolo rappresenta solo l’opinione personale dell’autore e non rappresenta la posizione di questo giornale)

Wu Xu

Il redattore capo Chen Bin