Американский стартап Ampera показал первый полноразмерный ядерный реактор, полностью изготовленный на 3D-принтере
Подкритическая твердотельная конструкция на тории обходится без движущихся частей и рассчитана на десятилетия работы без перезагрузки топлива
Торий дешевле и доступнее урана и заметно хуже подходит для военного применения
Компания нацелена на серийный, контейнерный выпуск модулей для энергоснабжения дата-центров ИИ, оборонных и морских объектов к 2028–2030 годам
Американская компания Ampera, разрабатывающая компактные ядерные энергетические системы, представила первый полноразмерный модуль реактора, полностью напечатанный на 3D-принтере. Презентация прошла 1 июля в инновационном центре компании в городе Палм-Бич-Гарденс (штат Флорида, США) при участии более сотни гостей — местных чиновников, партнёров и сотрудников. По словам разработчиков, установка способна снабжать электроэнергией дата-центры для искусственного интеллекта, а также оборонные и морские объекты.
Источник изображения - Ampera
Что представляет собой модуль
Компания называет своё изделие «первым в мире подкритическим твердотельным ториевым реактором заводского изготовления» — определение звучит громоздко, но точно описывает суть разработки.
Подкритический означает, что топливо само по себе не выходит на самоподдерживающуюся цепную реакцию: для запуска и поддержания деления нужен внешний источник нейтронов — так называемый нейтронный драйвер. Стоит отключить его питание, и реакция останавливается мгновенно, без вмешательства оператора, — это разработчики считают ключевым элементом безопасности.
Твердотельная активная зона не содержит движущихся механических частей, что упрощает обслуживание и продлевает срок службы. Сама зона выполнена в виде сферической гироидной структуры и полностью напечатана из карбида кремния — керамики, выдерживающей нагрев примерно до 3000 °C, с большим запасом относительно рабочих температур реактора. Получить такую сложную внутреннюю геометрию традиционной механической обработкой невозможно, поэтому конструкторы и выбрали аддитивные технологии.
Печатают активные зоны на оборудовании компании Additec — родственной структуры, тоже основанной главой Ampera Брайаном Мэтьюзом (Brian Matthews) и специализирующейся на промышленной 3D-печати для судостроительных и оборонных заказчиков. Один и тот же принтер размером примерно 3 на 3 метра, ранее выполнявший коммерческие заказы, теперь используется и для печати реакторных модулей. До нынешнего образца компания уже выпускала пробные версии активной зоны — сначала из пластика для проверки концепции, затем из карбида кремния, но в уменьшенном масштабе. Представленный 1 июля модуль стал первым полноразмерным керамическим изделием.
Почему именно торий
Основным топливом Ampera выбрала торий — он более распространён в природе, чем уран, а значит, дешевле и проще в добыче. Сам по себе торий не является делящимся материалом: чтобы получить топливо, пригодное для цепной реакции, его облучают нейтронами, после чего элемент проходит цепочку распада до урана-233 — по оценке компании, этот процесс занимает от 20 до 30 суток внутри активной зоны.
Именно эта особенность заметно осложняет использование тория в военных целях, хотя и не исключает такую возможность полностью. Всемирная ядерная ассоциация отмечает, что торий нередко продвигают как топливо с хорошими характеристиками в части нераспространения ядерных материалов.
Как устроена будущая линейка
- Две модели реактора — Genesis мощностью 15 МВт(э) и Nexus мощностью 30 МВт(э)
- Полный энергоблок вместе с турбиной и генератором помещается в стандартный 12-метровый морской контейнер
- Выработка электроэнергии строится на собственной замкнутой турбине по циклу Брайтона на сверхкритическом CO₂
- Ресурс активной зоны рассчитан на десятилетия работы без перезагрузки топлива
Сроки и первые сомнения
Компания не сообщила, когда планирует впервые запустить показанный модуль и получить от него электричество. По собственной дорожной карте Ampera, до конца 2026 года должен появиться нетопливный прототип полной энергосистемы — с активной зоной, защитой, теплообменником, турбиной и генератором, а до конца 2027-го — прототип с загруженным торием, уже «выращивающий» топливо внутри себя. Коммерческие поставки ядерного модуля заказчикам компания рассчитывает начать в 2028–2030 годах, и сроки напрямую зависят от того, как быстро американский регулятор — Комиссия по ядерному регулированию (NRC) — выдаст необходимые разрешения.
Для сравнения: конкурирующий стартап Valar Atomics уже запустил свой микрореактор Ward 250 и на практике получил от него электричество — им запитали настольный компьютер на базе Nvidia RTX Spark. Кроме того, Valar Atomics объявила о партнёрстве с Nvidia для энергоснабжения дата-центра мощностью 30 МВт.
Независимые эксперты пока сдержанны в оценках. Один из профессоров физики плазмы и ядерных технологий, ознакомившийся с проектом Ampera, обращает внимание на то, что «выращивание» ториевого топлива обходится недёшево, и открытым остаётся вопрос экономической целесообразности всей схемы. Ключевым нераскрытым элементом конструкции остаётся сам нейтронный драйвер: компания не публикует его технические характеристики, а независимой проверки заявленного многолетнего ресурса без обслуживания пока не проводилось.
Более широкие амбиции
Ядерное направление — не единственная ставка компании. Ampera развивает сразу три рыночных направления: энергоснабжение дата-центров искусственного интеллекта, оборонные системы и морской транспорт. В начале года было объявлено о сотрудничестве с танкерным оператором для применения реакторов на судах, а в июне — о создании австралийской дочерней структуры, задача которой обеспечить компанию сырьевым торием.
Брайан Мэтьюз, помимо руководства Ampera, возглавляет и Additec, а ранее основал консалтинговую компанию в сфере ядерной безопасности. По его словам, новая разработка «закладывает основу для заводского производства ядерной энергии». Конечная цель компании — выйти на выпуск сотен энергоблоков в год на собственном производстве, которое разместится по соседству со штаб-квартирой Ampera во Флориде.
