Технологический прорыв может произвести революцию в коммерческом судоходстве, военно-морском строительстве и инжиниринге и глубоководных работах, когда технология будет переведена в массовое производство. Китай раскрыл детали разрабатываемого современного грузового судна: с помощью ядерного реактора судно может перевозить 14 000 стандартных контейнеров. В случае успешного тиражирования технология может кардинально изменить отрасль коммерческого судоходства. Реактор на основе тория более безопасен, чем традиционные ядерные реакторы, но такой проект требует значительных первоначальных инвестиций на строительство и затрат на эксплуатацию. КПД перевода тепловой энергии в электричество в торий реакторе достигает 45-50%. Это масштабное увеличение от среднего показателя в 33%, которые дает обычный ядерный реактор. Частные компании самостоятельно вряд ли смогут нести колоссальные затраты на строительство и операционные риски, нужна поддержка государства.

Главная инновация китайского судна - это реактор на расплавах солей тория (thorium-based molten salt reactor (TMSR)), мощность которого составляет 200 мегаватт. Это соответствует 56 Ваттам водного реактора, который используют ВМС США на передовой атомной подлодке класса Seawolf.

Новый ядерный реактор на основе тория не требует колоссального охлаждения и защитной оболочки в отличие от урановых реакторов. Торий реактор более безопасен, энергоемок и защищен от небезопасного распространения топлива.

Реактору на основе тория не требуется воды для охлаждения, что позволят строить компактные, более тихие и более безопасные двигатели по сравнению с классическими урановыми.

Концепция судна на новом реакторе была представлена еще в 2023 году, но технических деталей было недостаточно.

В статье от 15 октября в китайском отраслевом издании Ship & Boat Hu Keyi, старший инженер в Jiangnan Shipbuilding Group, опубликовал спецификацию судна и озвучил стратегический выбор реактора на расплавленных солях тория для водоходной отрасли Китая.

Генератор создает тепло мощностью 200MW, но оно не используется для движения судна. Эта мощность используется для генератора на сверхкритическом СО2 (supercritical carbon dioxide (sCO2) и использует цикл Брайтона**. Последний -высокоэффективный динамический процесс, который превращает тепло в электричество более эффективно, чем привычные паровые турбины.

* Сверхкритические энергетические углекислотные циклы (sCO2 циклы) представляют собой полузамкнутые циклы ГТУ, в которых в качестве рабочей среды используется сверхкритический CO2. Сверхкритический СО2 выгоден в качестве теплоносителя, по сравнению со сверхкритической водой, из-за его низких критических параметров, и более низкого значения удельного объема. Сверхкритической СО2 очень энергоемкий газ и имеет на 50% большую тепловую эффективность чем традиционный пар, используемый сейчас в тепловых электростанциях.

** Цикл Брайтона/Джоуля — термодинамический цикл, описывающий рабочие процессы газотурбинного, турбореактивного и прямоточного воздушно-реактивного двигателей внутреннего сгорания, а также газотурбинных двигателей внешнего сгорания с замкнутым контуром газообразного (однофазного) рабочего тела.

Цикл Брайтона использует сжатый газ – в этом случае углекислый газ, нагретый до экстремальных температур, толкает его через турбины и создает электроэнергию. Сверхкритической СО2 имеет свойства и жидкости, и газа, что позволяет создавать компактные и высокоэффективные системы. Для экстренных случаев судно оснащено запасным 10MW-ым дизельным генератором.

Такая система будет создавать электроэнергию мощностью 50MW. Этого достаточно для движения огромного судна по океану без остановок для дозаправки.

Одно из самых критичных опасений в части атомных реакторов – это опасность расплавления и утечка ядерного топлива. В статье Hu Keyi рассказывает, что реактор на расплавах солей тория изначально более безопасен.

Реактор работает при обычном атмосферном давлении, что исключает риск взрыва при повышении атмосферного давления.

Активная зона реактора функционирует при температуре 700 градусов Цельсия (1 292 градусов по Фаренгейту). Благодаря высокому отрицательному коэффициенту реакции замедляются при повышении температуры, что предотвращает неконтролируемые события.

В реакторе имеются две системы отхода пассивного тепла: система охлаждения внутри секции реактора и аварийная система отвода, которая безопасно сливает расплавленные соли в защищенные охлаждаемые баки.

В самом плохом сценарии: например, если система охлаждения сломалась, то расплавленная соль перетечет в безопасную камеру и там затвердеет, тем самым распространения радиоактивного материала и последующего заражения не произойдет.

Также весь реактор спроектирован как единый герметичный модуль с 10-летним сроком эксплуатации. После этого реактор полностью заменяется на новый, что также снижает риски утечки топлива или человеческой ошибки.

Hu Keyi: благодаря высокотемпературным операциям и продвинутому sCO2 циклу мощности КПД перевода тепловой энергии в электричество достигает 45-50%. Это масштабное улучшение над средним показателем в 33%, которые дает обычный ядерный реактор.

Hu Keyi также заявляет, что Китай изучает другие ядерные реакторы: нефтяной танкер Suezmax с реактором на свинце и висмуте с быстрым охлаждением. Также среди исследований – плавучая ядерная станция с высокотемпературными охлаждаемыми газами реакторами.