All'interno del laboratorio in cui TerraPower di Bill Gates sta inventando il futuro dell'energia nucleare

BELLEVUE, Wash.
– A pochi passi dalla frenesia del traffico della Interstate 90, una startup decennale fondata da Bill Gates sta eseguendo test volti a costruire la prossima generazione di reattori nucleari.
Troverai nient'altro che un frammento di materiale radioattivo nell'impresa finanziata con fondi privati, nota come TerraPower.
Ma se il co-fondatore di Microsoft e gli altri leader di TerraPower si fanno strada, le tecnologie che sono state pioniere nel laboratorio di 10.000 piedi quadrati potrebbero potenziare le reti elettriche in tutto il mondo.
Abbiamo avuto uno sguardo raro all'interno del laboratorio, che si trova accanto alle strutture per Intellectual Ventures nel quartiere Eastgate di Bellevue, e abbiamo sentito dai dirigenti di TerraPower la connessione tra il passato di Gates come co-fondatore di Microsoft e la sua visione per la futura innovazione energetica.
"Se pensate ai risultati raggiunti da Bill Gates nel campo dell'informatica, stiamo davvero cercando di ripeterlo per l'energia nucleare", ha affermato Chris Levesque, presidente e CEO di TerraPower.
"Pensiamo che il nucleare sia in ritardo per le dimostrazioni tecnologiche".
Potrebbe sembrare strano in un'epoca in cui tanta attenzione è stata focalizzata sull'energia solare ed eolica, ma Levesque sostiene che l'energia nucleare ha un ruolo importante nella transizione dai combustibili fossili a fonti di energia prive di carbonio.
"Vediamo un mondo che ha continuato a penetrare nelle energie rinnovabili e pensiamo che sia un'ottima cosa per il clima", ha affermato.
"Ma pensiamo che ci sia un limite alla penetrazione delle energie rinnovabili …
dove avrai bisogno di una generazione di carico di base.
Se sarà privo di carbonio, penso che debba essere nucleare.
”Circa il 20% dell'energia elettrica americana proviene da centrali nucleari, rispetto al 17% da fonti rinnovabili e al 63% da combustibili fossili.
Gli Stati Uniti attualmente guidano il mondo in termini di chilowattora totali prodotti, ma altri paesi come Francia e Giappone ottengono una percentuale maggiore della loro potenza dal nucleare.
Il nucleare ha avuto un brutto nome nel corso degli anni, principalmente a causa di guasti alla sicurezza che vanno da Three Mile Island a Chernobyl a Fukushima, oltre a preoccupazioni di lunga data sullo stoccaggio a lungo termine di scorie nucleari.
I fattori economici non aiutano: grazie in parte al fracking, è più economico costruire e gestire centrali elettriche a gas rispetto ai reattori nucleari.
Per invertire la tendenza, i 150 dipendenti di TerraPower stanno lavorando a tecnologie che affrontano la sicurezza nucleare, nonché lo smaltimento dei rifiuti e i costi operativi.
La minestra dell'alfabeto nucleare di nuova generazione Una di queste tecnologie è nota come TWR, che sta per reattori a onde mobili.
Anziché basarsi esclusivamente sull'uranio arricchito, i reattori a onde mobili sono progettati per utilizzare l'uranio impoverito – i rifiuti che vengono lasciati negli impianti di arricchimento – come combustibile di ricarica.
Dopo aver iniziato con l'uranio arricchito, i reattori possono continuare a funzionare sull'uranio impoverito per decenni.
Lo fa convertendo l'uranio impoverito e quindi utilizzandolo in un'oscillazione attraverso il reattore.
Il sodio liquido funge da refrigerante, trasferendo il calore dal reattore per trasformare una turbina a vapore.
I sostenitori di TWR affermano che i reattori sono più sicuri dei tradizionali reattori raffreddati ad acqua perché funzionano a pressioni più basse e non sono vulnerabili a un'esplosione di dispersione di carburante come quella che ha colpito Chernobyl.
Il concetto TWR esiste da decenni.
Alcuni esperti affermano che è "straordinariamente impegnativo" lavorare con sodio liquido, a causa del potenziale di perdite e dell'elevato livello di reattività chimica del materiale.
Ma gli ingegneri di TerraPower affermano che la loro tecnologia dei materiali è in grado di supportare l'operazione "una volta passata" che verrebbe utilizzata nei reattori che stanno sviluppando.
Levesque ha affermato che TerraPower si sta avviando di ricerche approfondite condotte nei laboratori nazionali del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, tra cui il Pacific Northwest National Laboratory, oltre alla propria ricerca condotta negli ultimi dieci anni.
"La novità è la fisica avanzata, resa possibile dalla moderna potenza di calcolo che era davvero disponibile solo negli ultimi 10-15 anni", ha affermato.
⚛⚡I ricercatori stanno aggiornando i reattori al sale fuso! Scopri come funziona questa tecnologia classica e perché potrebbe avere un ruolo nel futuro energetico dell'America.
? @PNNLab pic.twitter.com/AajO42Vb4H – Energy Department (@ENERGY) 12 febbraio 2019 Il laboratorio Bellevue di TerraPower si concentra sul test dei modelli di computer dell'azienda attraverso test del mondo reale, completi di aste full-size e un massimo di due piani banco di prova per l'assemblaggio del carburante, ma senza utilizzare il carburante reagente effettivo Le aste di prova sono realizzate in acciaio inossidabile e il banco prova utilizza l'elettricità per misurare le sollecitazioni operative sull'hardware.
Il responsabile della struttura di laboratorio Brian Morris ha affermato che l'esposizione alle radiazioni è appena al di sopra dei livelli di fondo.
"Potresti volare da qui a Washington, DC, e otterresti più radiazioni rispetto a stare in quel laboratorio per una settimana", ci ha detto dopo il tour.
Un'altra tecnologia, nota come reattore rapido al cloruro fuso o MCFR, non è così avanzata ma promette una migliore efficienza ed economia, ha detto Levesque.
I reattori MCFR userebbero il sale fuso sia come refrigerante che come mezzo di combustione.
TerraPower e la Southern Company, con sede ad Atlanta, stanno collaborando con un consorzio di partner, tra cui i laboratori nazionali Oak Ridge e Idaho, su un progetto di sviluppo MCFR supportato da un premio di 40 milioni di dollari del Dipartimento per l'energia.
Per ora, i progetti TWR e MCFR condividono lo spazio nel laboratorio Bellevue, ma in futuro gran parte del lavoro sul progetto MCFR sarà svolto in una nuova struttura di 65.000 piedi quadrati che è stata attrezzata a Everett, Wash.
Proprio la scorsa settimana , TerraPower ha annunciato di aver condotto 1.000 ore di operazioni continue su un circuito isotermico progettato per testare l'impatto del sale fuso sui componenti mentre si muove attraverso un reattore.
L'esperimento del ciclo di successo rappresenta il primo passo verso la creazione di una piattaforma di test degli effetti integrata su larga scala che supporterà il processo di licenza per un reattore dimostrativo.
Nella struttura di test di Everett, gli ingegneri useranno l'energia elettrica dei megawatt per simulare il calore che sarebbe prodotto dalla reazione nucleare.
TerraPower afferma che le simulazioni semplificheranno e accelereranno il collaudo dei componenti chiave nell'ambiente ad alta temperatura di un reattore.
Testato negli Stati Uniti, poi venduto all'estero? Costruire un solo reattore nucleare di prossima generazione costerà miliardi di dollari.
Le sfide finanziarie e normative sono almeno tanto scoraggianti quanto quelle tecniche.
Trovare un modo per coprire i costi è stato un bagliore brillante sullo schermo radar di Bill Gates nell'ultimo anno.
"Persino Bill non finanzierà da solo un reattore da miliardi di dollari", ha affermato Marcia Burkey, vicepresidente senior e Chief Financial Officer di TerraPower.
In una serie di dichiarazioni e negli incontri con i membri del Congresso, Gates ha parlato dell'idea di utilizzare partenariati pubblico-privato per finanziare progetti dimostrativi di reattori nucleari avanzati negli Stati Uniti.
Fino all'anno scorso, TerraPower è stato investito in un diverso tipo di partenariato pubblico-privato …
in Cina.
La compagnia e i suoi partner cinesi, guidati dalla China National Nuclear Corp., di proprietà statale, dovevano aprire la strada a un reattore dimostrativo che sarebbe entrato in funzione a metà degli anni '20.
La battaglia commerciale dell'amministrazione Trump con la Cina, tuttavia, ha spinto via quel piano.
Di conseguenza, TerraPower ha spostato la sua attenzione sul Nuclear Energy Leadership Act, o NELA, una misura congressuale che avrebbe fornito finanziamenti federali per le centrali nucleari di prossima generazione.
"In Cina, abbiamo stretto una collaborazione con CNNC, che stavano portando investimenti e stavano anche integrando il nostro team con la loro grande forza lavoro ingegneristica", ha detto Levesque.
“Quindi stiamo davvero ricreando che ora negli Stati Uniti stiamo discutendo in anticipo con diversi partner.
Non posso rivelare i nomi di quelli, ma poiché TerraPower ha una buona tecnologia e abbiamo un ottimo business case, stiamo mettendo insieme diverse partnership per la nostra applicazione NELA.
"La legislazione bipartisan, che non è ancora stata approvata da nessuno dei due House o il Senato, chiede al Dipartimento dell'Energia di istituire due progetti avanzati di dimostrazione di energia nucleare entro il 2025 e altri cinque entro il 2035.
Definisce inoltre un piano per la conclusione di accordi federali di acquisto di energia.
Levesque stima il costo totale di costruzione di un reattore dimostrativo a $ 3 miliardi, più o meno, a seconda della tecnologia utilizzata.
TerraPower non è l'unica azienda che probabilmente cercherà il supporto NELA: General Atomics, Transatomic Power, Gen4 Energy e la stessa NuScale Power dell'Oregon sono anche nella lista delle imprese con concetti di reattore nucleare di prossima generazione.
NuScale sta già progettando un reattore dimostrativo presso l'Idaho National Laboratory.
Questo è un modello che TerraPower potrebbe seguire per i suoi concetti TWR e MCFR.
"Vorremmo renderle tecnologie americane su cui collaboriamo con aziende americane", ha detto Levesque.
"Coinvolgeremo i laboratori nazionali statunitensi nel programma.
Potremmo persino vedere una di queste dimostrazioni costruita su un sito di laboratorio nazionale.
”Levesque ha affermato che il fatto che i progetti di reattori di TerraPower siano nati nel nord-ovest del Pacifico potrebbe alimentare un po 'di" sviluppo della catena di approvvigionamento in quest'area ".
rinascimentale nucleare su larga scala negli Stati Uniti? È discutibile, in gran parte a causa dell'attuale generosità di gas naturale a buon mercato della nazione.
"Gli Stati Uniti e il Canada sono mercati molto difficili", ha riconosciuto Levesque.
"Se il nucleare non verrà accreditato affatto per essere privo di carbonio, allora è molto difficile competere con i prezzi odierni del gas naturale.
Questo è uno dei motivi per cui stiamo lavorando così duramente per far avanzare l'MCFR.
Pensiamo che MCFR potrebbe avere il potenziale per competere con il gas naturale.
”Ha detto che l'equazione dei costi sembra molto migliore al di fuori degli Stati Uniti.
"In molti altri paesi, i prezzi dell'elettricità sono più alti", ha detto Levesque.
“Il gas naturale è più difficile.
Pensiamo che TWR potrebbe essere molto competitivo lì, ed è disponibile oggi.
”Gates ha sottolineato il problema della“ povertà energetica ”la scorsa settimana in un post sul suo blog Gates Notes.
"Per i quasi 1 miliardo di persone in tutto il mondo che non hanno accesso all'elettricità – o il cui accesso è così inaffidabile da non poter mai contare sul potere – un'interruzione può andare avanti per giorni o addirittura settimane", ha scritto.
“E queste interruzioni non sono solo un inconveniente.
Possono essere mortali.
”Levesque sostiene che esiste anche un angolo di sicurezza nazionale rispetto alla tecnologia nucleare.
"Siamo stati superati in numero dalla Russia e dalla Cina da qualcosa come 30 o 40 progetti a uno", ha detto.
"Siamo il paese che ha creato la tecnologia nucleare civile, ma stiamo iniziando a chiuderci fuori dal gioco.
…
È estremamente importante per gli Stati Uniti avere la tecnologia per evitare le emissioni di carbonio, ma ha anche serie implicazioni per la sicurezza per gli Stati Uniti, perché se non dispieghiamo questa prossima fase del nucleare, continueremo questa tendenza a perdere il nostro vantaggio nell'energia nucleare.
”Potrebbe sembrare un brusco perno, visto che solo un anno fa TerraPower si stava preparando a costruire il suo primo impianto in Cina.
Ma Levesque ha affermato che l'attuale attenzione di TerraPower è in sintonia con l'obiettivo di rendere di nuovo grande l'energia nucleare americana.
"Siamo una società americana e dobbiamo seguire le leggi statunitensi sul controllo delle esportazioni, quindi quando è arrivata la decisione, abbiamo rispettato e abbiamo concluso il nostro lavoro in Cina", ha affermato.
"Non andremo al governo e diremo:" Ci devi.
" Andiamo al governo e diciamo: "Ci stiamo perdendo una seria opportunità per l'America se non dimostriamo queste tecnologie".
"Levesque ha osservato che TerraPower ha contribuito a formare" una nuova ondata di ingegneri nucleari "negli ultimi dieci anni.
"Abbiamo tutti questi giovani che non vedono l'ora di andare", ha detto.
“Abbiamo paesi come la Cina e la Russia che copiano le nostre vecchie cose e lo fanno abbastanza bene.
…
Siamo le persone con le novità, ed è ora di andare a dimostrare la prossima tecnologia.
Questo è il nostro ruolo americano tradizionale.
L'abbiamo fatto nel campo dell'informatica.
Ora è il momento di farlo nell'energia nucleare.
"