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小型核反应堆最终从监管机构获得点头,但它们仍然有很多要证明的

新技术是在核能对整体能源部门的贡献逐渐消失的时候。

小型核反应堆最终从监管机构获得点头,但它们仍然有很多要证明的

国会终于在本周在减少通货膨胀法,这项法案可能会在未来十年内降低40%的碳排放量。但是,另一个政府部门,核监管委员会本月发布了自己的(安静)新闻,当时它对一种新型的核反应堆(称为小型模块化反应堆(SMR))提供了最终认证。尽管该公告基本上没有大张旗鼓,但支持者表示,它可能在脱碳化世界能源供应方面发挥重要作用。

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该机构在2020年对反应堆公司Nuscale Power的SMR设计进行了安全审查。一年后,NRC完成了其标准规则制定过程,其中包括对公众意见的审查。8月2日,委员会发布了SMR的最终批准,尽管Nuscale表示直到2029年就不太可能成为运营。

从技术上讲,核电能够传递大量无排放的电力。实际上,全国有93家商业核电站,核裂变已经产生约55%无碳在美国的电力,但它仅占该国总体电源的19%。(有关美国核电站的地图,请参见下文。)化石燃料仍然占惊人的63%。

由于安全问题,对整个能源部门的核贡献正在减少。高成本,特别是与太阳能和风价格下降相比。能源信息管理局预测,美国核电产生的所有电力的份额将从今天的20%下降到2050年。1986年)和福岛戴维(Fukushima Daiichi)(2011)继续引起公众对核电的疑虑。爆炸在欧洲最大的核电站,在乌克兰城市的Enerhodar中,目前被俄罗斯部队占领,他提出了人们对俄罗斯火箭弹可能释放核灾难的担忧。

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但是在过去的两年中,核能从科学和政策社区中的许多人认真对待。他们认为,新一代的反应堆,包括较小和更安全的反应堆,可以重塑核能的形象,并为该技术在实现无碳未来中发挥更大的作用扫清道路。

“我谨慎地说这五个危险的话:这次有些不同。但是,随着公众的支持和积极的监管关注,感觉就像是一个时代精神正在发生变化。“如果我们真的想重塑和绿色的能源供应,那么最聪明的事情就是建造更多的元素能量植物(以前称为核工厂),我们已经产生了干净的零碳电力。”

朝着核未来的缓慢游行

温度上升,燃油价格上涨以及对能源独立性的需求上升,最近促使一些人重新考虑其核撤退。韩国正在恢复两个反应堆的建筑,日本计划今年重新启动四个反应堆,德国正在考虑延长三个以前左死工厂的寿命。在加利福尼亚州,州长加文·纽瑟姆(Gavin Newsom)正在重新考虑他的决定关闭该州的最后一个核电站,该核电站提供了该州9%的电力。

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像世界大多数反应堆一样,这些反应堆是巨大,复杂的,并且基于数十年的设计。多年来,较小的模块化核反应堆一直是投机和研究的主题。它们适合“高级核”电力技术,能源部拥有确定作为将该国能源供应脱碳的关键工具。

尽管传统的核电站是在现场建造的,但SMR可以在工厂建造并运送到设施进行部署。他们使用少量的放射性材料,从而使它们更易于冷却和固定,并减少泄漏的潜在损害。

与当前的GigawAtt尺度反应堆相反,DOE将SMR定义为可产生300兆瓦的反应器。Nuscale的加压水反应堆看起来像长方体管,直径为65英尺,直径15英尺,每个反应器可产生约77兆瓦的电力。(作为参考,一项能源行业的经验法则是,1兆瓦足以为1,000户家庭供电,尽管在该国较冷和温暖的地区的房屋之间差异很大。

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例如,一个能量生产商可以在一个站点一起将多达12个Nuscale反应堆放置在一起,以产生多达924兆瓦的电力。反应堆坐在地下冷却池中。如果发生电源故障,反应器会自动关闭和自我冷却。这种被动的,无操作的安全方法已经在某些常规反应器以及几十种建议的SMR设计中使用,从热中性和快速中子到熔融盐和气冷反应堆。

浅水小型模块化核反应堆(SMR)[美国政府问责办公室基于能源部/维基百科公地]
Nuscale在首次商业部署中将其反应堆设计许可给犹他州相关的市政电力系统,该系统打算建造六种反应的工厂。Nuscale尚未获利,但在过去的一年中,其收入增长了397%,最近鸣叫声称它“有18个与11个国家 /地区的潜在客户签署并活跃的莫斯”。

Nuscale是第七反应堆设计,也是第一个获得核监管委员会批准的SMR,尽管该机构处于审查其他SMR概念的早期阶段。(田纳西河谷管理局(Tennessee Valley Authority)准备向NRC申请Ge-Hitachi在Oak Ridge附近的旧燃煤厂的现场对新SMR的初步认证。)获得批准是一个艰苦的过程。根据Nuscale的说法,它涉及超过2500万个小时,“约200万页可以进行审查或审核,以及大约100 GB的测试数据。”

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到目前为止,只有一个反应堆设计,Westinghouse的AP1000是一种常规的加压水反应堆,已在美国发展为建筑,现在有两家在佐治亚州的Vogtle工厂建造。经过长时间的延误和成本超支(最初计划在2017年结束,成本已激增至超过300亿美元)已收到NRC的批准以开始燃油加载并朝着操作前进。

与任何新的核项目一样,进一步的成本超支(或一次事故)可能会进一步恢复行业。SMR的支持者正在依靠该行业前进。

SMRS在脱碳中有争议的角色

尽管核工业已经落后于SMR,而Nuscale等公司吸引了大量投资,但该技术仍然面临怀疑。

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有关科学家联盟核电安全总监埃德温·莱曼(Edwin Lyman)说:“这是一个解决问题的解决方案。”“ [核工业]正在寻找新的东西,以表明它不仅要尝试相同的旧事物,而且它的选择相当有限。”

莱曼说,SMR的经济学没有意义。“如果您收缩反应堆,它会违背您使用更大的反应堆获得的规模经济。”

结果,莱曼预测,能源提供商将被迫找到降低运营SMR成本的方法,以便以有竞争力的价格出售产生的电力。这将引入重大的安全和安全问题,因为他们可能会尝试减少安全系统和保护设施。

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或者,核工业可能会争辩说,由于SMR使用的放射性材料较少,更容易冷却,因此可以安全地将其定位到人口中心。(的确,蒙大拿州立法机关以及西弗吉尼亚州参议员乔·曼钦(Joe Manchin)建议的将它们放入退休的燃煤电厂)。更糟糕的是,林南担心,运营商可能会削减安全准则,以分配紧急情况可能需要的疏散计划。

Nuscale说,由于可以在工厂设置中使用“ Off架子”物品制造其反应堆,因此工厂操作员避免了在现场制造定制零件的高成本。此外,Nuscale说,它的SMR节省了资金,因为如果电源需求增加,操作员可以简单地向工厂添加更多反应堆,而不是肩负着建造新反应堆和结构的主要资本费用。

不会消失的问题

除了经济挑战外,任何核项目的一个主要问题是位置 - 无论是在哪里安装反应堆和掩埋浪费的地方。SMR被计入足够小以适合某人的房屋,但对核能的历史性恐惧可能会继续使反应堆远离最贫穷社区以外的所有人的后院。几十年来,废物问题继续困扰着该行业。废物增加了增殖的风险。

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有人认为SMR可以使问题更糟。在NRC前主席Allison MacFarlane合着的一篇论文中,上个月在美国国家科学院论文集,对三种SMR设计(从Nuscale,陆地能量和东芝)进行了分析,认为SMR会产生比标准压力压力反应堆的核废料更多的核废料。

Nuscale和SMR的其他支持者balked在研究中。“本文使用过时的设计信息,用于针对反应器反射器中使用的材料的Nuscale燃料设计和错误的假设,以及燃烧燃料的错误,” Nuscale的营销和通信副总裁Diane Hughes表示。在一份声明中德赢提款

她说:“有了正确的输入,Nuscale的设计与当前大型加压水反应堆在每单位能源产生的耗时燃料浪费上进行了比较。这些意见已公开提供给论文的作者,其遗漏破坏了论文及其结论的信誉。”(作为回应,本文的作者争辩说,他们的分析基于当时唯一可公开的反应堆设计。)

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休斯补充说:“ Nuscale的设计并没有造成核电行业新颖的浪费和物质流。”

与他们的俄罗斯和中国同行相比,美国的“先进核”公司像Nuscale一样面临相对较大的监管和经济困难。俄罗斯和中国政府对新的核技术采用更轻松的监管风格,并通过资金赠款更加出色。因此,这些国家领导了SMR部署。

Akademik Lomonosov截至2020年5月,俄罗斯远东地区的浮动核电站是世界上第一个也是唯一的运营原型SMR。2021年7月,在中国发电厂Linglong One的世界上第一个商业地面SMR开始建设,该原型将在2026年底开始运行。

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上图:地图美国核电站,世界上最大的核电生产国

美国的决策者当然意识到这一点,并已开始采取步骤来加强该国的核工业。去年的两党基础设施​​法包括60亿美元的民用核信贷计划,以支持有经济关闭风险的植物。参议院刚刚通过的《通货膨胀救济法》包含数十亿美元的能源相关补贴,其中包括可能特别影响SMR的一些补贴。

除了Wind,Solar和Hydro等可再生能源的600亿美元外,该法案还包括7亿美元用于国内采矿和生产高层,富含低收入的铀和6%的能源提供者的税收抵免,用于投资“高级核核”技术。对于“微反应器”类(SMRS)中的技术,投资信贷可以高达30%。

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这些规定是该法案将致力于打击气候变化的2500亿美元的一部分,目的是将美国温室气体排放量减少到2030年估计低于2005年的40%。

“通过创建包括所有无碳技术在内的税收优惠,我们更接近部署新的,尖端的核技术,这些技术将满足对更多清洁能源的需求,”核总裁兼首席执行官玛丽亚·科尔斯尼克(Maria Korsnick)能源研究所在一份声明中说。“ IRA中的气候规定促进了我们脱碳的途径。与风和太阳能一起,核能对于实现这一目标至关重要。”

显然,税收抵免不会在SMR等新型的核反应堆上降低风险投资。但是,通过改善其发展和部署的经济学,政府可以帮助新的核技术在清洁能源的混合中发挥了更大的作用,这些核能来源将降低我们日益危险的依赖肮脏的燃料。

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