Pentagon rozpoczyna budowę miniaturowych reaktorów atomowych

Ellen Lord, szefowa ds. zakupu i eksploatacji systemów departamentu obrony Stanów Zjednoczonych zapowiedziała rozpoczęcie programu „Project Pele”, budowy małych, modułowych reaktorów atomowych.

Celem programu „Project Pele”, realizowanego wspólnie z biurem ds. rozwiązań strategicznych (Strategic Capability Office, SCO), jest budowa reaktora o mocy 2-10 megawatów (MW) jako demonstratora technologii. Ma to być „komercyjna” konstrukcja licencjonowana przez amerykański urząd dozoru jądrowego (Nuclear Regulatory Commission, NRC).

Czytaj także: Amerykanie testują cele piątej generacji

Pierwsze dwa lata mają zostać poświęcone na dopracowanie systemów oraz wyłonienie zwycięskiego wykonawcy. To on otrzyma kontrakt na budowę prototypu – funkcjonalnego demonstratora technologii. Około 2023 r. planowane są testy reaktora, które przeprowadzi amerykański departament energetyki w państwowym laboratorium w Idaho (Idaho National Laboratory, INL). Jeśli zakończą się sukcesem, około 2027 r. reaktor ma być zainstalowany w jednej z amerykańskich baz na terenie Stanów Zjednoczonych.

Początkowo Pentagon przewiduje budowę stacjonarnej wersji reaktora przeznaczonej dla baz wojskowych znajdujących się na terenie USA. Planuje się również budowę wersji mobilnej, którą można wykorzystać do zasilania baz zamorskich oraz baz i placówek tymczasowych. Reaktor mieściłby się wówczas w kontenerze o standardowych wymiarach, przystosowanym do transportu lotniczego oraz kołowego.

„Project Pele”, czyli powrót do pomysłu sprzed lat

Idea budowy mobilnych reaktorów atomowych nie jest nowa. Armia Stanów Zjednoczonych testowała koncepcję mobilnych reaktorów od połowy lat 50. aż do 1977 r. W 1963 r. opracowano koncepcję wykorzystania reaktorów do produkcji w warunkach polowych paliwa syntetycznego dla pojazdów wojskowych. Na potrzeby programu testów zbudowano osiem reaktorów, z których pięć zaprojektowano jako konstrukcje mobilne.

Czytaj także: Boeing prezentuje niekonwencjonalny śmigłowiec

Reaktor oznaczony jako PM-1, o mocy jednego megawata, w latach 1962-1968 zasilał stację radiolokacyjną położoną w pobliżu Sundance w stanie Wyoming. Zimą stacja była często odcinana od świata przez opady śniegu więc reaktor sprawdził się w swojej roli.

Reaktor PM2-A, o mocy 1,6 MW, składał się z modułowych komponentów. Reaktor przewieziono do bazy Camp Century na Grenlandii. Po złożeniu działał bezproblemowo w latach 1961–1964 zapewniając bazie energię elektryczną. Po tym okresie reaktor zdemontowano i przewieziono z powrotem do USA.

Reaktor PM-3A, o mocy 1,5 MW, został wypożyczony marynarce wojennej. W latach 1962-1972 użytkowany był w amerykańskiej stacji naukowo-badawczej McMurdo na Antarktydzie. Zapewniał energię elektryczną, ogrzewanie oraz wykorzystywany był w procesie odsalania wody morskiej.

Rektor MH-1A, o mocy 10 MW, zainstalowano na barce, która pływała na jeziorze Gatun w strefie Kanału Panamskiego. W latach 1968-1977 reaktor zapewniał energię elektryczną dla amerykańskich placówek wojskowych w regionie.

Czytaj także: Zwiększanie możliwości satelitów komunikacyjnych USAF

Jedyną prawdziwie mobilną konstrukcją był reaktor ML-1 o mocy 0,3 MW. Mieścił się on w kontenerze, który mógł przewozić standardowy kołowy transporter wojskowy. System wymagał dopracowania jednakże dalsze prace nad reaktorem ML-1 zostały przerwane w 1966 r. z powodu cięć budżetowych.

Zwiększanie niezależności energetycznej

Powrót do idei budowy miniaturowych reaktorów atomowych wynika z dwóch czynników. Z jednej strony z doświadczeniami wojen w Iraku i Afganistanie. Z drugiej z potrzeby zabezpieczenia się przed ewentualnym atakiem na amerykańską sieć energetyczną.

Podczas działań w Iraku największym problemem było zaopatrywanie odległych baz i placówek w paliwo do generatorów prądu. Konwoje transportowe były celem częstych ataków podczas których zginęło wielu żołnierzy. Ich ochrona angażowała znaczne siły z lotnictwem włącznie. Uniezależnienie energetyczne poszczególnych baz dałoby znaczne korzyści. Pentagon myśli również w kategoriach ogólnego usprawnienia mobilności armii.

Czytaj także: Amerykanie oblatali bezzałogową cysternę

Jednostki wojskowe „podróżujące” razem ze swoim źródłem zasilania byłyby bardziej niezależne i łatwiej można by je przerzucać z miejsca na miejsce. Obecnie coraz więcej urządzeń wymaga zasilania energią elektryczną i nie chodzi już tylko o oświetlenie. Mowa także systemach łączności, stacjach radiolokacyjnych, systemach rozpoznania, czy środkach walki elektronicznej. Prądu wymagają również baterie pokaźnego arsenału urządzeń przenośnych.

Z kolei w razie awarii sieci energetycznej na terenie Stanów Zjednoczonych, albo ataku generującego puls elektro-magnetyczny (Electromagnetic Pulse, EMP), amerykańskie bazy mogłyby wykorzystywać miniaturowe reaktory jako zapasowe źródło energii.

Czytaj także: Bell zaprezentował nowy śmigłowiec zwiadowczy

Awaryjność sieci energetycznej ma duży wpływ na funkcjonowanie ośrodków wojskowych. Według oficjalnych danych Pentagonu, w roku fiskalnym 2018 miały miejsce 562 awarie. Ogólnie spowodowały ośmiogodzinne lub dłuższe przerwy w dostawie prądu do instalacji wojskowych. Same straty finansowe z powodu tych awarii wyniosły ponad 23 miliony dolarów. Do tego dochodzi kwestia czasowej degradacji możliwości bojowych z powodu braku prądu.

Kompaktowy reaktor fuzyjny

Prace nad budową miniaturowych reaktorów atomowych trwają od ponad dekady. Przodują w tej dziedzinie amerykańskie i europejskie ośrodki naukowe oraz firmy komercyjne. W USA są to: Westinghouse, Lockheed Martin, NuScale oraz UltraSafe Nuclear, natomiast w Europie szwedzka firma LeadCold oraz brytyjskie konsorcjum Urenco.

Czytaj także: Nowy system walki dla okrętów podwodnych

W 2018 r. Instytut Technologii w Massachusetts (MIT) otrzymał wart 50 mln dol. kontrakt od włoskiego przedsiębiorstwa energetycznego Eni na opracowanie kompaktowego reaktora fuzji jądrowej. Moc do do 200 megawatów. Z kolei w 2019 r. amerykańskie państwowe laboratorium naukowe Los Alamos wspólnie z NASA opracowało projekt małego, w pełni zautomatyzowanego reaktora atomowego nazwanego „Kilopower”.

W 2014 r. koncern Lockheed Martin ogłosił rozpoczęcie prac nad miniaturowym reaktorem fuzji termojądrowej (Compact Fusion Reactor, CFR). Reaktor ma wykorzystywać paliwo deuterowo-trytowe. Według założeń projektu ok. 11 kg paliwa może wystarczyć na generowanie przez rok mocy rzędu 100 MW. Pojedynczy reaktor mógłby więc przez rok zapewnić energię elektryczną np. dla 80 tys. gospodarstw domowych.

Prace nad reaktorem CFR są zaawansowane i niewykluczone, że już wkrótce Lockheed Martin zaprezentuje pierwszy funkcjonalny prototyp oznaczony jako T4.