Reactoarele modulare nucleare, „Proiectul Pele” sau mingea lor în terenul nostru

• Pentagonul, Biroul Capabilități Strategice și cea de-a „Treia Compensare”
• Nu e vorba de zeul fotbalului, ci de zeița focului: reactorul nuclear
• Cât de robust este „cel mai robust” combustibil nuclear de pe pământ, TRISO
• Cine mai dorește minireactoare
  

‍

Ce este „a treia compensare”?

În 2014, războaiele SUA din Afganistan și Irak păreau să se încheie. Dar, pentru Departamentul de Apărare al SUA, devenea tot mai clar că, în ultimele două decenii, în timp ce armata americană era concentrată pe Afganistan și Irak, China și Rusia și-au sporit semnificativ capacitățile de luptă.

Ascensiunea Chinei, modernizarea militară a Rusiei, dezvoltarea nucleară în Coreea de Nord și Iran și rețelele teroriste subminau tot mai mult puterea SUA.

Ca urmare, era nevoie de o schimbare strategică, de o schimbare de mentalitate și de schimbări operaționale. Toate sub umbrela „Third Offset”, strategie anunțată în 2014 de către Departamentul de Apărare și lansată oficial doi ani mai târziu.

O strategie care încerca să identifice asimetriile dintre forțele americane și cele ale potențialilor adversari și să stabilească rolul inovației în sporirea avantajelor militare ale SUA.

În aprilie 2016, secretarul adjunct al Apărării, Bob Work, o descria astfel:  combinații de tehnologie, concepte operaționale și construcții organizaționale - moduri diferite de organizare a forțelor, de menținere a capacității de a proiecta puterea de luptă în orice zonă la momentul și locul ales.

De strategiile de compensare este nevoie atunci când potențialii concurenți ajung la paritate cu Statele Unite într-o zonă militară critică. Compensările se concentrează pe a avea un avantaj la nivelul operațional în cadrul unui conflict, ceea ce conduce la consolidarea descurajării convenționale.

Compensare, dar de ce „a treia”?

Pentru că, în anii ’50, o primă „compensare” a însemnat capabilitățile nucleare ale SUA, iar în anii ’70, strategia de compensare a lui Harold Brown a inclus armele de precizie, muniția ghidată, tehnologia stealth și conceptele de luptă de la acea vreme.

În toate cele trei „offset” este vorba de „îndrăzneală tehnologică” (Bob Work).

A îndrăzni în materie de tehnologie în cazul primei „compensări” a însemnat miniaturizarea componentelor nucleare, în cea de-a doua „compensare” au fost microprocesoarele digitale, tehnologiile informației, noii senzori, sistemele stealth.

În ceea ce privește „Third Offset”, îndrăzneala tehnologică este dată de inteligența artificială (AI) și autonomie. 

Dar nu este vorba doar de progresul tehnologic al capabilităților.

A treia strategie de compensare nu se bazează doar pe tehnologia care „schimbă jocul” și care poate crea stabilitate prin extinderea superiorității militare convenționale a SUA. Această strategie are în vedere, de asemenea, că guvernul american poate coordona procesul de inovare, precum și faptul că riscul concurenței și confruntării este în creștere. Idei care nu sunt neapărat noi, se regăsesc și în inițiativele din jurul conceptului de „revoluție în afaceri militare”, precum și în studiile și experimentele DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) de la sfârșitul anilor ’70 și începutul anilor ’80.

Obiectivul strategiei: restabilirea unui avantaj de apărare și descurajarea convențională. 

A treia compensare este o modalitate de a crește puterea militară a SUA într-un mod care descurajează state precum Rusia și China să conteste status quo-ul.

A treia compensare se referă la păstrarea păcii. Și cel mai bine „pacea se păstrează printr-o descurajare convențională puternică pentru a convinge orice națiune că recurgerea la forța armelor pentru a-și atinge obiectivele este o prostie”.

Vectorul celei de-a treia offset este dat de exploatarea progreselor în inteligența artificială și autonomie și introducerea lor în rețelele de luptă, dar nu include doar „salturi tehnologice”, ci și constructe operaționale și organizaționale bazate pe doctrină și antrenament, care permit forței integrate să opereze cu astfel de tehnologii pentru a obține un avantaj.

Este vorba de sisteme de machine learning pentru instrumentarea big data și determinarea tiparelor, colaborarea om-mașină pentru luarea deciziilor relevante în timp util și operațiuni umane asistate tehnologic. Mai înseamnă sisteme cu și fără pilot care lucrează împreună, arme autonome activate în rețea și arme de mare viteză, cum ar fi energia direcționată și armele hipersonice.

Dar „a treia compensare” ridică și întrebări esențiale:

Tehnologia care „schimbă jocul” duce la stabilitate strategică sau creează o cursă a înarmării periculoasă? 

Spre deosebire de „compensările” anterioare, când laboratoarele guvernamentale erau în frunte în domenii cheie, acum cine conduce schimbarea tehnologică militară, sectorul public sau cel privat? 

Cum trebuie luate în considerare tehnologiile în condițiile în care caracterul războiului s-a schimbat și se schimbă - războiul informațional și amenințările asimetrice ? 

Care este sursa principală a puterii americane? Tehnologia militară sau rețelele de alianță care permit proiectarea puterii?

Ce rol are spionajul? De ce să inventezi o armă când poți fura schițele pentru una?

Ideile despre „a treia compensare” au început să capete substanță încă din 2012, când secretarul adjunct al Apărării, Ashton Carter, un susținător al tehnologiilor avansate, a înființat Biroul Capabilități Strategice (Strategic Capabilities Office, SCO).

În prezent, SCO este o parte din a treia compensare și beneficiază de investiții uriașe. 

Iar unul dintre proiectele sale este Proiectul „Pele”.

Proiectul „Pele”, denumit după zeița hawaiană a creației și a focului, a fost inițiat în 2019 cu o solicitare din partea SCO pentru proiecte de prototipuri de reactoare nucleare miniaturale mobile către 3 parteneri din industrie: Westinghouse Government Services, X-energy și BWX Technologies.

În final, SCO a acordat BWX Technologies, o companie de componente nucleare din Virginia, și X-energy, o companie de inginerie a combustibilului și reactoare nucleare din Maryland, 27,9 milioane de dolari, respectiv 28,7 milioane de dolari pentru proiect. Înainte de atribuirea proiectului, ambele companii au primit contracte variind de la aproximativ 13 milioane de dolari până la 15 milioane de dolari în 2020 pentru lucrări în proiecte preliminare destinate microreactoarelor.

Companiilor X-Energy și BWX Technologies li s-au alăturat în proiect Departamentul de Energie (DOE), Comisia de Reglementare Nucleară, Administrația Națională de Securitate Nucleară, Corpul Inginerilor Armatei SUA.

Scopul proiectului: dezvoltarea unui microreactor nuclear transportabil, de mare putere și rezistență, necesar pentru o mare varietate de misiuni ale Departamentului de Apărare. Iar acest lucru să fie posibil cu minimizarea riscurilor de proliferare nucleară, contaminare a mediului ori daunele umane aduse operatorilor sau populațiilor civile.

Producția pe scară largă a unui reactor nuclear de a patra generație va avea implicații geopolitice semnificative pentru Statele Unite (Jay Dryer, directorul Biroului Capabilități Strategice), inclusiv pentru explorarea spațiului, pentru „o prezență umană și robotică durabilă în sistemul solar”.

Producătorii acestei noi generații de reactoare își propun să evite dezastrele din trecut și susțin, nu numai că reactoarele vor fi mai mici și mai eficiente decât centralele nucleare actuale, dar că vor fi, practic, rezistente la topire. 

Și acest lucru datorită unor boabe de uraniu de dimensiuni submilimetrice, ambalate individual în carcase protectoare: combustibilul TRISO.

Pentru că o mare parte a Proiectului „Pele” se referă la dezvoltarea combustibilului izotrop tristructural (TRISO), considerat de către DOE „cel mai robust combustibil nuclear de pe pământ”. 

TRISO este fabricat dintr-un amestec de uraniu și oxigen slab îmbogățit, înconjurat de trei straturi alternative de grafit și carbură de siliciu. 

TRISO este structural mai rezistent la iradierea cu neutroni, coroziune, oxidare și temperaturi ridicate  decât combustibilii tradiționali pentru reactoare.

În conformitate cu testele efectuate în laboratorul din Idaho, se pare că TRISO poate rezista la temperaturi ale reactoarelor de peste 3.200 de grade Fahrenheit (majoritatea reactoarelor nucleare de astăzi funcționează cu mult sub 1.000 de grade Fahrenheit).

Combustibilul TRISO există încă din anii 1960, dar la acea vreme era costisitor de fabricat și nu avea suficientă densitate de energie pentru a satisface nevoile uriașelor reactoare care se găsesc în majoritatea centralelor nucleare. 

În 2003, când președintele George W. Bush promova o „renaștere nucleară” iminentă în Statele Unite, BWX Technologies a colaborat cu Departamentul de Energie pentru a produce TRISO și a demonstrat că ar putea produce combustibilul pe scară largă. Dar abia în octombrie 2019, BWX Technologies a anunțat că își repornește linia de producție TRISO pentru a furniza combustibil următoarei generații de reactoare nucleare, ce vor intra în funcțiune în următorii câțiva ani.

În septembrie 2021, Departamentul de Apărare își anunța intenția de a construi un prototip avansat de microreactor nuclear mobil în Laboratorul Național din estul Idaho: „un reactor nuclear sigur, mic și transportabil ... care să susțină operațiunile esențiale pentru misiuni în medii îndepărtate și austere”.

Construirea reactorului mobil și fabricarea combustibilului urmau să fie făcute în afara Idaho și apoi expediate Laboratorului Național din Idaho, unde ar avea loc asamblarea finală, încărcarea combustibilului și o demonstrație a capacității reactorului de a funcționa. Această demonstrație ar include testarea la pornire, mutarea reactorului într-un nou loc și testarea la a doua locație. A doua locație ar imita o situație din lumea reală prin testarea capacității reactorului de a răspunde la cererile de energie.

Battelle Energy Alliance, antreprenorul care operează Laboratorul Național din Idaho a selectat Bechtel National pentru a ajuta la coordonarea proiectării și construcției unei unități de cercetare și dezvoltare pentru tehnologii avansate în energie nucleară, care să sprijine dezvoltarea reactorului de testare. Echipa Bechtel mai include GE Hitachi Nuclear Energy și TerraPower, fondată de Bill Gates, un susținător și al X-energy.

Dar „Pele” nu este singura încercare de a crea reactoare nucleare mici pentru Pentagon.

Un al doilea efort, dispus prin National Defense Authorization Act 2019, implică un program pilot care urmărește să demonstreze eficacitatea unui reactor nuclear mic, în intervalul 2-10 MWe, cu testare inițială la un site al Departamentului de Energie, până în aproximativ 2023. Potrivit purtătorului de cuvânt al Departamentului Apărării, lt. col. Mike Andrew, dacă testarea merge bine, un reactor al Comisiei de Reglementare Nucleară, dezvoltat comercial, își va demonstra eficiența pe o „instalație militară internă permanentă, până în 2027”.

Statele Unite nu sunt singura națiune care urmărește noi forme de tehnologii nucleare. 

Rusia, de exemplu, a construit prima din ceea ce ar putea fi o serie de centrale nucleare plutitoare, care urmează să fie amplasate în regiunile din nordul îndepărtat și, de asemenea, explorează montarea de reactoare pe fundul mării arctice, în timp ce China are planuri similare pentru reactoare plutitoare destinate utilizării în Marea Chinei de Sud.

Iar SMR-urile (Small Modular Reactors) există încă din anii 50, când Marina SUA a început să alimenteze nave și submarine cu mini reactoare.

Primele două submarine nucleare, „Nautilus” și „Skate”, au vizitat Polul Nord în 1958, chiar înainte ca una dintre cele mai neobișnuite baze ale armatei, construită în calota de gheață a Groenlandei și utilizată atât pentru cercetare militară, cât și pentru proiecte științifice, Camp Century, să fie construită. 

Alte două submarine nucleare s-au scufundat în anii ’60 în Oceanul Atlantic și încă mai sunt acolo, împreună cu două torpile nucleare care conțin plutoniu. 

În 1964, apogeul Războiului Rece, soldații americani au demontat primul reactor nuclear portabil al armatei, PM-2A, care alimenta Camp Century și care s-a dovedit a nu fi sigur. Reactorul PM-2A a fost al treilea dintr-o familie de opt reactoare ale armatei, mai multe dintre ele experimentând energie nucleară portabilă, dar singurul reactor cu adevărat mobil, ML-1, nu a funcționat niciodată. Camp Century a fost închisă în 1967, iar PM-2A, care s-a dovedit a fi foarte radioactiv, a fost îngropat într-o haldă de deșeuri nucleare din Idaho

Iată că, la aproape 60 de ani după ce PM-2A a fost instalat și proiectul ML-1 a fost abandonat, armata americană explorează din nou reactoare nucleare terestre portabile.

Iar experții în neproliferare nucleară reacționează.

În timp ce Pentagonul depune eforturi pentru a da asigurări că reactoarele sunt cât se poate de sigure, se ridică tot felul de îngrijorări. Cum ar fi posibilitatea unui atac cu rachete asupra acestor reactoare, ori capturarea lor în timpul unui atac inamic.

Încă se studiază ce s-ar putea întâmpla cu un reactor modular în timpul unui atac terorist, al unui sabotaj, dar și al unui cutremur ori alt fel de fenomen natural devastator. Încă se studiază ce se va întâmpla cu deșeurile rezultate. Și încă se studiază portabilitatea reactorului, iar laboratorul din Idaho testează tipurile de infrastructură necesare pentru implementarea microreactoarelor nucleare. Pentru că reactoarele portabile de pe uscat prezintă provocări diferite și, orice problemă ar avea, aceasta nu este sub mii de metri de apă oceanică.

Primele încercări ale armatei americane (Camp Century) de a folosi reactoare nucleare portabile terestre nu au funcționat bine în ceea ce privește contaminarea mediului, costurile, sănătatea umană și relațiile internaționale. 

Iar acum, în timp ce deja se propune o continuare pentru Proiectul „Pele” – denumit informal „Fiul lui Pele” – care va fi un reactor mai avansat, „Pele tatăl” mai are multe de dovedit.

Nuclearelectrica și NuScale Power SUA au încheiat un acord pe baza căruia cele două companii vor coopera la construirea unui reactor nuclear modular de mici dimensiuni în România.

Potrivit unui comunicat al Departamentului de Stat american, reactorul NuScale Power este singurul reactor SMR care a primit certificarea de proiectare de la Comisia de Reglementare în domeniul Energiei Nucleare din Statele Unite.

Se așteaptă ca primul modul NuScale să fie construit până în 2027, iar prima unitate completă cu 6 module să fie finalizată până în 2028, cu doi ani înainte ca reactorul să fie utilizat în Statele Unite.

În septembrie 2019, NuScale și grupul ceh ČEZ au încheiat un acord pentru „ a împărtăși expertiză nucleară și tehnică”, cele două companii examinând aplicațiile pentru tehnologia SMR a NuScale.

Anul trecut, compania NuScale Power a mai semnat un memorandum de înțelegere și cu Getka Group și Unimot pentru a explora oportunitățile de utilizare a tehnologiei SMR la centralele electrice pe cărbune din Polonia.

NuScale Power și-a exprimat intenția de a construi primul complex de reactoare nucleare modulare din SUA până la sfârșitul deceniului.

Și tot până atunci NuScale Power, implicată în construcția reactoarelor de testare din Idaho, va trebui să ofere răspunsuri unor întrebări semnificative legate de siguranță.