Small Modular Nuclear Reactors: Development Prospects

Occupation: Leading Researcher, Center for International Security
Affiliation: Primakov National Research Institute of World Economy and International Relations, Russian Academy of Sciences (IMEMO)
Address: 23, Profsoyuznaya Str., Moscow, 117997, Russian Federation

Journal name

Mirovaia ekonomika i mezhdunarodnye otnosheniia

Edition

Volume 67 Issue 6

Pages

47-60

Abstract

The need for deep reduction of the greenhouse gases emissions (methane and carbon dioxide) in the atmosphere in order to preserve the global climate amid the growth of electricity production worldwide to meet mankind’s energy needs has stimulated the transfer to the use of energy sources that exclude such emissions. There is an increasing interest to exploitation of renewable energy sources – hydropower, solar and wind power, as well as nuclear power, especially the development of innovative nuclear power. The latter refers to nuclear reactors in which the configuration of systems, coolants, fuels and operating conditions are radically different from traditional reactors. Among promising innovations in the nuclear sector is the concept of small modular reactors (SMRs) whose unique characteristics in terms of enhanced safety, transport mobility, efficiency and economy create favorable conditions for investment in projects to develop them. A number of countries including Argentina, Canada, China, Russia, South Korea and the United States of America are actively working on innovation nuclear power development, and currently more than 70 advanced commercial SMR designs are being built around the world, with the first prototypes to be deployed in the near future or already deployed. However, the construction of a next-generation nuclear power is more than just solving technological problems. Economical factors, primarily the cost of electricity generation compared to renewable energy, will have a significant impact on the development and employment of SMR technology. There is also an export competition among suppliers in the global nuclear technology market, and there are geopolitical issues, including global security and non-proliferation concerns.

Keywords

small modular reactors (SMRs), reactor, “Akademik Lomonosov”, “Rosatom”, NuScale Power Module (NPM), International Atomic Energy Agency (IAEA), nuclear power plant (NPP), nuclear power, electricity, nuclear non-proliferation, fuel, uranium

Received

28.08.2023

Publication date

30.06.2023

Number of characters

43333

Cite

GOST	Diyakov A. Small Modular Nuclear Reactors: Development Prospects // Mirovaia ekonomika i mezhdunarodnye otnosheniia – 2023. – V. 67. – Issue 6 C. 47-60 [Electronic resource]. URL: http://ras.jes.su/meimo/s013122270027402-3-1-en (circulation date: 18.05.2024). DOI: 10.20542/0131-2227-2023-67-6-47-60
MLA	Diyakov, Anatoly S "Small Modular Nuclear Reactors: Development Prospects." Mirovaia ekonomika i mezhdunarodnye otnosheniia 67.6 (2023):47-60. DOI: 10.20542/0131-2227-2023-67-6-47-60
APA	Diyakov A. (2023). Small Modular Nuclear Reactors: Development Prospects. Mirovaia ekonomika i mezhdunarodnye otnosheniia 67(6), pp.47-60 DOI: 10.20542/0131-2227-2023-67-6-47-60

100 rub.

When subscribing to an article or issue, the user can download PDF, evaluate the publication or contact the author. Need to register.

Размещенный ниже текст является ознакомительной версией и может не соответствовать печатной


1	ВВЕДЕНИЕ
2	Глобальное потепление и изменение климата, обусловленное в значительной степени выбросом в атмосферу парниковых газов (метана и углекислого газа) в результате удовлетворения человечеством своих энергетических потребностей, поставили в повестку дня задачу перехода к использованию источников энергии, которые не приводят к выбросу парниковых газов. Страны – участницы Парижского соглашения по климату согласились предпринять усилия по снижению выбросов парниковых газов, чтобы ограничить потепление 1.5 ℃ сверх средней глобальной температуры имевшейся у климатической системы Земли в доиндустриальном периоде¹. Решающее значение для достижения нулевого показателя выбросов будет иметь внедрение новых низкоуглеродных энергетических технологий, в первую очередь для производства электроэнергии в мире. По данным организации Our World in Data в 2020 г. в мире всеми источниками было произведено 25 865.75 ТВт(э) электроэнергии, включая 10 108.5 ТВт(э), произведенных низкоуглеродными источниками [ист. 2]. Следовательно, в настоящее время большая часть электроэнергии производится источниками, работающими на сжигании ископаемого топлива, а доля всех низкоуглеродных источников не достигает 40%.	1. «Стратегическая цель Парижского соглашения – удержание прироста глобальной средней температуры к концу XXI столетия в пределах “намного ниже” 2 ℃ сверх доиндустриальных показателей и “приложение усилий” в целях ограничения роста температуры на уровне 1.5 ℃”. Об участии России в Парижском соглашении по климату» [ист. 1].
3	Задача перехода к технологиям производства энергии, исключающих выброс парниковых газов, в первую очередь без выброса СО₂_, стимулирует интерес как к использованию возобновляемых источников энергии – гидроэлектростанций, солнечной и ветровой электроэнергетике, так и к парогазовой генерации и ядерной энергетике. Сегодня на ядерную энергетику приходится четверть всей производимой в мире низкоуглеродной электроэнергии, а в европейском регионе, по данным Европейской экономической комиссии ООН, эта доля достигает 43% [ист. 3]. Ряд стран ведут разработку проектов по так называемой инновационной ядерной энергетике и малым модульным реакторам. По заявлению Генерального директора Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) Рафаэля Мариано Гросси, ядерная энергетика обладает достаточной потенциальной ценностью и может способствовать решению вопросов, обусловленных ростом мирового уровня потребления электроэнергии, “одновременно обеспечивая безуглеродное производство электроэнергии, качество воздуха и надежность электроснабжения” [1].
4	Естественно, что переход к ядерной энергетике следующего поколения и ожидаемое широкое внедрение ММР поднимает не только технологические вопросы. Возникает ряд проблем экспортного характера, обусловленных конкуренцией на мировом рынке, а также проблемы глобальной безопасности, которые могут стать перед режимом нераспространения ядерного оружия и реализацией гарантий МАГАТЭ [2].
5	ИННОВАЦИОННАЯ ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
6	Под инновационной ядерной энергетикой подразумевают ядерные реакторы, в которых конфигурация систем, теплоносители, топливо и эксплуатационные условия радикально отличаются от традиционных реакторов. В разрабатываемых проектах рассматриваются реакторы как с водяным охлаждением, так и конструкции с отказом от использования воды в качестве теплоносителя. К ним относят реакторы на расплавах солей (жидкосолевые), реакторы с использованием гранулированного топлива (TRISO) и реакторы на быстрых нейтронах².	2. Термином TRISO (Tristructural isotropic particle) обозначают гранулированное топливо, представляющее из себя микрокапсулы цилиндрической или сферической формы, состоящие из делящегося материала, покрытого слоями пироуглерода и слоем карбида кремния.

Number of purchasers: 0, views: 164

Readers community rating: votes 0

1. Lyu Dzh. Yadernaya ehnergetika i perekhod k ehkologicheski chistoj ehnergii: otkrytie Nauchnogo foruma. Mezhdunarodnoe agentstvo po atomnoj ehnergii. 22.09.2020. Liou J. Nuclear Power and the Clean Energy Transition: Scientific Forum Opens. The International Atomic Energy Agency. 22.09.2020. (In Russ.) Available at: https://www.iaea.org/newscenter/news/nuclear-power-and-the-clean-energy-transition-scientific-forum-opens (accessed 02.01.2023).

2. Virgili N. The Impact of Small Modular Reactors on Nuclear Non-Proliferation and IAEA Safeguards. Vienna Center for Disarmament and Non-Proliferation. 2020. Available at: https://www.nonproliferation.eu/wp-content/uploads/2020/08/Virgili-Nicole_SMR-Paper_Final.pdf (accessed 02.01.2023).

3. Polyakova M. Bol'shie perspektivy malykh reaktorov: pochemu oni tak populyarny. Strana ROSATOM, 02.05.2019. Polyakova M. Great prospects for small reactors: why they are so popular. Country ROSATOM, 02.05.2019. (In Russ.) Available at: https://strana-rosatom.ru/2019/05/02/bolshie-perspektivy-malyh-reaktorov/ (accessed 02.01.2023).

4. Kashin V., Pyatachkova A., Smirnova V., Potashev N. Razvitie ehnergetiki KNR v period 14-oj pyatiletki. TsKEMI NIU VShEh. 07.06.2021. Kashin V., Pyatachkova A., Smirnova V., Potashev N. China's energy development during the 14th Five-Year Plan. National Research University Higher School of Economics. 07.06.2021. (In Russ.) Available at: https://cceis.hse.ru/data/2021/07/08/1433658257/Kitajskaya_ehnergetika_14_pyatiletka.pdf (accessed 02.01.2023).

5. Clifford C. Feds deny Oklo’s application to build an advanced nuclear reactor in Idaho. CNBC, 01.07.2022. Available at: https://www.cnbc.com/2022/01/07/federal-regulators-deny-oklos-application-to-build-a-reactor-in-idaho.html (accessed 02.01.2023).

6. Wang B. Moltex molten salt reactor being built in New Brunswick Canada. Next Big Future, 19.07.2018. Available at: https://www.nextbigfuture.com/2018/07/moltex-molten-salt-reactor-being-built-in-new-brunswick-canada.html (accessed 02.01.2023).

7. Im Chkheh Yon. V Yuzhnoj Koree vedetsya razrabotka bystrykh reaktorov. Atominfo.ru, 05.05.2022. Lim Chae Young. Fast reactors are being developed in South Korea. Atominfo.ru, 05.05.2022. (In Russ.) Available at: https://www.atomic-energy.ru/news/2022/05/05/124458 (accessed 02.01.2023).

8. Terbin N. Yaponiya i SShA sozdayut sovmestnuyu kompaniyu dlya razrabotki kommercheskogo reaktora na bystrykh nejtronakh. Nezavisimaya gazeta, 14.03.2022. Terbin N. Japan and the United States establish a joint company to develop a commercial fast-neutron reactor. Nezavisimaya gazeta, 14.03.2022. (In Russ.) Available at: https://www.ng.ru/energy/2022-03-14/15_8390_japan.html (accessed 02.01.2023).

9. Smertina P. Vsemirnyj “Rosatom”. Goskorporatsiya podgotovila programmu ehkspansii na 506 mlrd rublej. Kommersant', 08.06.2021. Smertina P. World Rosatom. State corporation prepared expansion program for 506 billion rubles. Kommersant", 08.06.2021. (In Russ.) Available at: https://www.kommersant.ru/doc/4848474 (accessed 02.01.2023).

10. Abnett K. EU parliament backs labelling gas and nuclear investments as green. Reuters, 06.07.2022. Available at: https://www.reuters.com/business/sustainable-business/eu-parliament-vote-green-gas-nuclear-rules-2022-07-06/ (accessed 02.01.2023).

11. Lankevich A. MMR – problemy garantij i nerasprostraneniya. Atominfo, 22.04.2020. Lankevich A. MMR – problems of safeguards and nonproliferation. Atominfo, 22.04.2020. (In Russ.) Available at: http://www.atominfo.ru/newsz01/a0443.htm (accessed 02.01.2023).

12. Nilson A. Identifying preliminary criteria for safeguarding advanced nuclear reactors. The International Atomic Energy Agency. 11.06.2018. Available at: https://globalnexusinitiative.org/wp-content/uploads/2018/12/IAEA-Report-11.06.2018.pdf (accessed 02.01.2023).

13. DiChristopher T. The US is losing the nuclear energy export race to China and Russia. Here’s the Trump team’s plan to turn the tide. CNBC, 21.03.2019. Available at: https://www.cnbc.com/2019/03/21/trump-aims-to-beat-china-and-russia-in-nuclear-energy-export-race.html (accessed 02.01.2023).

Additional sources and materials

23.09.2019.

Available at: http://government.ru/docs/37917/ (accessed 02.01.2023).

Our World in Data. Available at: https://ourworldindata.org/grapher/electricity-prod-source-stacked (accessed 02.01.2023).

11.08.2021.

Available at: https://unece.org/ru/climate-change/press/soglasno-dokladu-eek-oon-mezhdunarodnye-klimaticheskie-celi-ne-budut (accessed 02.01.2023).

Available at: https://www.world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/nuclear-power-reactors/small-nuclear-power-reactors.aspx (accessed 02.01.2023).

https://aris.iaea.org/Publications/SMR_Book_2020.pdf (accessed 02.01.2023).

https://www.world-nuclear.org/information-library/country-profiles/countries-a-f/china-nuclear-power.aspx (accessed 02.01.2023).

_CO2 (accessed 02.01.2023).

U.S. Senate Committee on Energy and Natural Resources. Available at: https://www.powermag.com/wp-content/uploads/2021/01/energy-act-of-2020-section-by-section.pdf (accessed 02.01.2023).

https://www.world-nuclear-news.org/Articles/US-regulator-to-issue-final-certification-for-NuSc (accessed 02.01.2023).

https://smractionplan.ca/ (accessed 02.01.2023).

07.10.2021.

Atominfo.ru, 07.10.2021. (In Russ.) Available at: http://atominfo.ru/newsz04/a0152.htm (accessed 02.01.2023).

https://world-nuclear-news.org/Articles/Moltex-SMR-clears-first-phase-of-regulatory-review (accessed 02.01.2023).

https://www.world-nuclear.org/information-library/country-profiles/countries-o-s/south-korea.aspx (accessed 02.01.2023).

08.01.2020.

Atominfo, 08.01.2020. (In Russ.) Available at: http://www.atominfo.ru/newsz/a0881.htm (accessed 02.01.2023).

https://www.world-nuclear-news.org/NP-Plan-sets-out-Japans-energy-mix-for-2030-0306154.html (accessed 02.01.2023).

https://www.world-nuclear.org/information-library/country-profiles/countries-g-n/japan-nuclear-power.aspx (accessed 02.01.2023).

Гарант. Ру, 10.11.2020.

https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/74756623/ (accessed 02.01.2023).

Паспорт Программы инновационного развития и технологической модернизации Госкорпорации “Росатом” на период до 2030 года. РОСАТОМ, 2021.

https://rosatom.ru/upload/iblock/705/7057d872e3bcc6bd5ddcc636f32220c0.pdf (accessed 02.01.2023).

. 08.06.2021.

08.06.2021. (In Russ.) Available at: https://www.rosatom.ru/journalist/news/rosatom-nachal-stroitelstvo-unikalnogo-energobloka-s-reaktorom-na-bystrykh-neytronakh-brest-od-300/ (accessed 02.01.2023).

https://rosatom.ru/journalist/interview/vladimir-aptekarev-plavuchaya-atomnaya-generatsiya-na-nash-vzglyad-eto-naibolee-perspektivnoe-naprav/ (accessed 02.01.2023).

02.02.2022.

https://www.interfax.ru/world/819846 (accessed 02.01.2023).

Our World in Data. Available at: https://ourworldindata.org/grapher/elec-fossil-nuclear-renewables?country=~OWID_WRL (accessed 02.01.2023).

https://ourworldindata.org/grapher/levelized-cost-of-energy?country=~OWID_WRL (accessed 02.01.2023).

Projected Costs of Generating Electricity 2020. International Energy Agency. 2020. Available at: https://www.iea.org/reports/projected-costs-of-generating-electricity-2020 (accessed 02.01.2023).

Available at: https://www.lazard.com/research-insights/levelized-cost-of-energy-levelized-cost-of-storage-and-levelized-cost-of-hydrogen-2021/ (accessed 02.01.2023).

World Nuclear News, 21.11.2022. Available at: https://www.world-nuclear-news.org/Articles/NuScale-updates-project-partners-on-US-SMR-plant-c (accessed 02.01.2023).

Большая Игра 2.0: Наука и исследования космоса, 10.07.2022.

https://vk.com/@bolshayaigra_kosmos-malye-aes-i-zachem-oni-nuzhny (accessed 02.01.2023).

https://pris.iaea.org/PRIS/WorldStatistics/OperationalReactorsByType.aspx (accessed 02.01.2023).

, 2019.

https://atomicexpert.com/small_modular_reactors (accessed 02.01.2023).

Энергетический бюллетень, март 2019, сс. 14-19.

(accessed 02.01.2023).

https://2017-2021.state.gov/competitive-strategy-vis-a-vis-china-the-case-study-of-civil-nuclear-cooperation/index.html (accessed 02.01.2023).

https://www.ans.org/news/article-3846/legislation-introduced-to-reestablish-us-as-global-nuclear-energy-leader/ (accessed 02.01.2023).