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El 10 de junio de 2024, TerraPower, una empresa de energía nuclear con inversión del fundador de Microsoft, Bill Gates, anunció que su reactor Natrium de planta de energía nuclear de próxima generación (próxima generación, también conocida como "cuarta generación") costó hasta 4 mil millones de dólares. irrumpiendo en Kemmerer, Wyoming. El proyecto es un reactor rápido refrigerado por sodio de 345 MW equipado con un sistema de almacenamiento de energía en sales fundidas que puede aumentar la potencia de salida a 500 MW cuando la red lo necesite. Se espera que entre en funcionamiento en 2030.

Bill Gates ha invertido muy temprano en la energía nuclear. TerraPower, fundada en 2006, cooperará con Pacific Power Company, filial de Berkshire Hathaway de Buffett, en 2021 para seguir desarrollando el reactor de neutrones rápidos (SFR) de "cuarta generación" refrigerado por sodio. , y espera realizar la aplicación de cinco nuevas centrales nucleares en 2035. La mejora significativa de la eficiencia energética promoverá en gran medida la producción, el estilo de vida y la civilización.

Sodio peligroso

A diferencia del "reactor de agua ligera" de la energía nuclear de tercera generación que utiliza agua como moderador y medio de transferencia de calor, Natrium, conocida como la energía nuclear de cuarta generación, utiliza sodio metálico líquido como fluido de trabajo. Los reactores de agua a presión (PWR) comunes en la actualidad pueden lograr un intercambio de calor a 325°C sin vaporización a 150 atmósferas. El punto de ebullición del sodio metálico es de 883°C, por lo que el "reactor nanorrefrigerado" puede aumentar la temperatura de funcionamiento del reactor a 550°C sin presurización. La conductividad térmica del sodio metálico es 50 veces mayor que la del agua. Teniendo en cuenta la mayor temperatura de funcionamiento mencionada anteriormente, la "Comisión Reguladora Nuclear (NRC)" evalúa que la eficiencia de intercambio de calor del sodio metálico líquido es 100 veces mayor que la del agua. y su eficiencia de trabajo es mayor que la de la tercera generación. La energía nuclear es mucho mayor.

Los "reactores de agua ligera" (incluidos los reactores de agua en ebullición y los reactores de agua a presión) sólo pueden utilizar uranio 235, que representa aproximadamente el 0,72% del uranio natural, pero no pueden utilizar uranio 238, que representa el 99,28% del uranio natural. Por lo tanto, una vez desechadas las barras de combustible nuclear, la radiación residual de los desechos nucleares sigue siendo muy alta y los productos de la reacción de fisión también contienen una gran cantidad de elementos pesados, como actínidos, que son difíciles de utilizar, y los Los peligros de la radiación son grandes. El procesamiento y la conservación de los desechos nucleares, la seguridad se ha convertido en un problema en todo el mundo.

El reactor de neutrones rápidos de "cuarta generación" puede utilizar uranio-238, que es extremadamente abundante en el uranio natural, para evitar el enorme desperdicio de materiales nucleares. Y en el reactor de neutrones rápidos, el uranio-238 captura neutrones rápidos y sufre dos desintegraciones beta para formar plutonio-239, que sirve como fuente de energía de la "máquina termoeléctrica de radioisótopos" y puede usarse para impulsar naves espaciales. Esta característica de "un pez, dos peces" se denomina "reproducción" en física nuclear y, por lo tanto, los reactores de neutrones rápidos también se denominan "reactores reproductores de neutrones rápidos".

Una mayor eficiencia significa mayores ganancias. ¿Quién no querría algo tan bueno? Los reactores de neutrones rápidos no son un concepto nuevo. Ya en 1951, la primera central nuclear de la historia de la humanidad que realmente generó electricidad, el "Reactor Reproductor Experimental No. 1" (EBR-1), utilizó el principio de los reactores de neutrones rápidos. El refrigerante es una aleación líquida de sodio y potasio.

Sin embargo, la teoría es muy avanzada, pero la aplicación no puede seguir el ritmo. La ciencia es muy perfecta, pero la tecnología es difícil de implementar. Esto es inevitable en el proceso de transformar la ciencia pura en tecnología práctica. lleva décadas o incluso generaciones. Los primeros reactores reproductores rápidos de metal líquido no pudieron superar el efecto de corrosión del sodio metálico líquido en contenedores y tuberías.

El sodio metálico es muy reactivo. Se oxidará violentamente y se quemará cuando se exponga al aire. Incluso explotará cuando se exponga al agua. Por lo tanto, en uso industrial, el sodio debe remojarse en queroseno.

Históricamente, la mayoría de los reactores reproductores rápidos de metal líquido no terminaron bien: el reactor "Monju" construido en Japón en 1986 sufrió una grieta en el sistema de refrigeración en 1995, lo que derramó 640 kilogramos de vapor de sodio y provocó un incendio desde entonces. , el subdirector del departamento de asuntos del Grupo Dongran se suicidó saltando de un edificio para disculparse. Sin embargo, no pudo salvar la situación y el reactor finalmente se cerró en 2010. El Superphénix construido en Francia en 1976 fue alguna vez el reactor reproductor más grande del mundo. También experimentó corrosión y fugas en su sistema de enfriamiento de nitrógeno líquido. Finalmente fue cerrado en 1997 debido a varios problemas.

Actualmente, los únicos "reactores refrigerados por sodio" que todavía funcionan en el mundo son los rusos BN600 y BN800. El Gran Salto Adelante de la Ciencia y la Tecnología de la antigua Armada Soviética utilizó "reactores refrigerados por sodio" en el submarino nuclear Tipo 705, lo que provocó frecuentes accidentes nucleares: los barcos K-64 y K-123 sufrieron accidentes nucleares importantes debido a Fallas en la tubería de refrigerante de sodio. Estados Unidos, que es más avanzado tecnológicamente, no es mucho mejor. El SSN-575, que se puso en funcionamiento en 1957, es el único submarino nuclear del ejército estadounidense que utiliza un "reactor refrigerado por sodio". accidente de fuga, que provocó su desmantelamiento en 1958. El "reactor refrigerado por sodio" fue reemplazado por un reactor de agua a presión relativamente atrasado.

Para responder a los peligros del sodio metálico, la comunidad científica y tecnológica lleva décadas trabajando incansablemente, probando diversos materiales como mercurio, plomo, estaño, aleaciones de sodio-potasio, aleaciones de plomo-bismuto, etc. La "Comisión Ejecutiva de la Unión Europea" entre 2015 y 2019, invirtió 6,6 millones de euros para construir tres proyectos de demostración de reactores de neutrones rápidos, evaluar simulación termohidráulica y un plan experimental para estudiar el SÉSAMO, estudiar el flujo de fluidos metálicos en tuberías y reactores nucleares y su impacto en El equipo, centrado en el estudio del nanoenfriamiento, sienta las bases para el desarrollo de la tecnología de enfriamiento del plomo.

Puede usarse en armas nucleares.

Incluso si se resuelve la cuestión de la seguridad del sodio metálico, todavía queda un problema de seguridad de las armas nucleares que debe resolverse. El actualmente popular "reactor de agua ligera" nuclear de tercera generación no puede utilizarse para armas nucleares y se considera un modelo de "uso pacífico de la energía nuclear". Sin embargo, el producto de la reacción del "reactor reproductor rápido", el plutonio-239, es material nuclear apto para armas. La segunda bomba atómica "Fat Man" que detonó Nagasaki en 1945 fue una bomba de plutonio. Esta es también la razón por la que Rusia insiste en mantener "reactores refrigerados por sodio" y Corea del Norte construye reactores de agua pesada. Ambos tipos de reactores pueden producir plutonio-239 apto para armas, que puede utilizarse para fabricar armas nucleares.

Por lo tanto, la "Agencia Internacional de Energía Atómica" enfatiza que los países con "reactores reproductores rápidos" deben tener políticas y medidas de seguimiento más claras. Pero la experiencia histórica nos dice: "fortalecer la gestión" basada en las debilidades humanas es la forma más poco fiable. En comparación, la siguiente idea técnica es un poco más confiable: cambiar completamente el diseño de la barra de combustible nuclear, de modo que el relleno primario pueda funcionar directamente hasta que se deseche por completo y no se pueda retirar de manera segura con el pretexto de "mantenimiento". en el medio para evitar que el plutonio, producto de la fisión, se refine y robe en secreto, si alguien lo desmantela o roba ilegalmente, quedará expuesto a radiación nuclear letal para evitar el riesgo de terrorismo nuclear.

Los proyectos con mayores riesgos deben construirse en áreas relativamente desoladas, cerradas y escasamente pobladas. En caso de accidente, el grado de daño, el control de la opinión pública y la compensación a las víctimas serán relativamente bajos. Wyoming, donde se encuentra el reactor refrigerado por sodio de "cuarta generación" invertido por Bill Gates y Buffett, se encuentra en el oeste de Estados Unidos y es el estado menos poblado de Estados Unidos. Esto está en consonancia con la experiencia convencional antes mencionada.

La pregunta es: ¿Han sido resueltos por el equipo de investigación científica de Bill Gates todos los problemas técnicos del reactor reproductor rápido de metal líquido, que han sido probados y fracasados ​​una y otra vez en las últimas décadas? ¿Están realmente garantizadas de forma fiable la seguridad de la tecnología nuclear y las soluciones de seguridad de las armas nucleares? En 2035 habrá cinco nuevas centrales nucleares. ¿Están realmente maduras las tecnologías y los procesos? Este es, por supuesto, el secreto comercial de Bill Gates, y el mundo exterior sólo puede verificarlo a través del tiempo.

Sistema de almacenamiento de energía en sales fundidas

Además del tema de la energía nuclear, también existe una tecnología no nuclear pero relacionada, a saber, el sistema de almacenamiento de energía en sales fundidas que sustenta el reactor de Natrium. Puede almacenar el exceso de energía cuando la generación de energía nuclear alcanza su punto máximo y el consumo de energía del mercado disminuye; y cuando el consumo de energía del mercado alcanza su punto máximo, no es necesario sobrecargar el reactor de Natrium, pero puede aumentar la producción de energía de 155 MW en aproximadamente un 45% mientras satisface el mercado. demanda, también garantiza el buen funcionamiento y la seguridad de las centrales nucleares y de las redes de transmisión y transformación de energía.

El sistema de almacenamiento de energía de sales fundidas utiliza el excedente de energía de las centrales nucleares para fundir sales inorgánicas seguras y baratas como el nitrato de sodio, el nitrato de potasio y el nitrato de calcio en tanques de almacenamiento de lava de alta temperatura para almacenar enormes cantidades de energía térmica. Cuando libera energía, la sal fundida a alta temperatura pasa a través del intercambiador de calor e impulsa el generador de vapor para generar electricidad. Este método de almacenamiento de energía se denomina "TES de almacenamiento de energía térmica". Este método de almacenamiento de energía puede hacer que la pérdida de energía térmica sea muy lenta. Un artículo publicado en la revista de ciencia y tecnología "Journal of Energy Storage" señala que el tanque de almacenamiento que utiliza nueva tecnología utiliza una capa aislante de aproximadamente 125 cm de espesor, y el mensual. La pérdida de energía es solo del 5%, TES puede lograr almacenamiento de energía durante meses o incluso durante varias estaciones.

En comparación con las baterías de iones de litio, que solo pierden entre un 0,5% y un 1% de energía por mes en promedio, el efecto de almacenamiento de energía de los sistemas de almacenamiento de energía con sales fundidas no es tan bueno y la pérdida de energía es mayor. Sin embargo, sus sales minerales son de bajo costo, más seguras y no tienen los enormes riesgos potenciales de contaminación ambiental que conlleva el almacenamiento de energía química como los iones de litio.

Este tipo de sistema de almacenamiento de energía en sales fundidas se puede utilizar no sólo en centrales nucleares, sino también en sistemas de generación de energía solar. En 2018 nació en España Gemasolar, la primera central solar térmica que puede generar electricidad las 24 horas del día. Está situada en el desierto a modo de matriz de espejos. No es un panel solar, sino que enfoca y refleja la luz solar a una. Torre de energía de sales fundidas erigida en el centro del sitio. En su interior se almacena una mezcla de 60% nitrato de sodio + 40% nitrato de potasio. Cuando no hay luz solar por la noche, debido a la liberación de calor de las sales fundidas, aún puede generar energía estable durante 15 horas. Su potencia de 19,9 MW puede proporcionar electricidad estable a 27.500 hogares.

La planta de energía solar térmica con almacenamiento de energía en sales fundidas no solo resuelve la debilidad de los paneles solares tradicionales que no pueden generar electricidad cuando no hay luz solar, sino que también utiliza espejos reflectantes en lugar de paneles fotovoltaicos, lo que reduce la cantidad de energía generada durante la producción de energía fotovoltaica. grandes cantidades de contaminación por metales pesados ​​y el impacto duradero de los paneles fotovoltaicos desechados en el medio ambiente.

Chile vio el caso exitoso de España y lanzó el Proyecto Alba en 2019. Planea convertir todas las plantas de carbón en sus áreas desérticas en plantas de energía solar de sales fundidas con una capacidad instalada de 560MW. En última instancia, espera eliminar por completo los combustibles fósiles tradicionales. para 2040. Método de generación de energía mediante combustible. Esto no es sólo para fines de protección ambiental. Para Chile, que carece de energía fósil, si puede reemplazar la energía con energía solar con una nueva estructura y una generación de energía estable las 24 horas del día, puede ahorrar muchas divisas preciosas que originalmente eran. Se utiliza para importar energía, si puede. Exportar energía eléctrica a los países vecinos de América Latina puede generar muchas divisas.

El reactor de sodio + sistema de almacenamiento de energía en sales fundidas de Bill Gates, si tiene éxito, sin duda mejorará en gran medida los beneficios de generación de energía de la energía nuclear. En cuanto a Buffett, que siempre ha sido astuto y calculador, rara vez comete errores. Esta "energía nuclear de cuarta generación" puede tener amplias perspectivas de mercado.

Otra perspectiva de pensamiento es: comoIA abiertaEl mayor inversor detrás de esto, Bill Gates, que también es un hombre con experiencia en ciencia e ingeniería, hace tiempo que se dio cuenta de que la investigación y el desarrollo de IA/AGI consumen mucha energía, y tiene la energía nuclear en sus manos, además de la El sistema de almacenamiento de energía en sales fundidas con exceso de energía no solo puede lograr la seguridad de todo el sistema, sino que también reduce el costo del consumo de energía de la investigación y el desarrollo de AI/AGI (inteligencia general artificial).

Esto coincide con Musk, otro gigante tecnológico original. Musk invirtió en SolarCity desde muy temprano, lo que resultó ser de gran importancia para aumentar el precio de las acciones y el valor de la marca de Tesla. Más profundamente, la descripción de Musk del desarrollo futuro de sus marcas de inteligencia artificial xAI y Neuralink mencionó claramente la investigación y el desarrollo de AI/AGI. En cuanto al tema del consumo de energía, dos de los hombres más ricos del mundo "conocen sus raíces" realmente tienen la misma visión.

• (Este artículo es sólo la opinión personal del autor y no representa la posición de este periódico)

Wu Xu

Editor en jefe Chen Bin