“适度”核反应堆的设计者们认为少即是多

小型核反应堆是未来发电的更好选择吗?

“小即是美”几十年来一直是致力于建设生态健全的社区、经济和农业的环保主义者的口号。

但这个短语适用于核电站吗?

一些专家认为是这样。他们说,小型反应堆在全球推动无碳能源的过程中是合适的选择。


关于支持科学新闻

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻工作 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。


什么是小型核电站?与输出 1000 兆瓦或更多电力,并为一百万户家庭供电的电站相比,“适度”的反应堆可能为小城市或大型工业设施供电。

巴布科克-威尔科克斯模块化核能公司总裁兼首席执行官克里斯托弗·莫里说:“几项技术和制造创新使这种反应堆成为全球清洁能源市场的潜在游戏规则改变者。”他认为小型反应堆的基本负荷特性与间歇性可再生能源发电非常匹配。

莫里的公司是几家致力于此类反应堆设计的公司之一。他们认为,希望逐步扩大发电能力的大型电力公司、无力承担或无法充分利用传统反应堆的发展中国家,以及离网和难以供电的场所,都存在市场。

以下是正在发生的事情

  • 巴布科克-威尔科克斯公司于 6 月宣布开发一种 125 兆瓦的反应堆,并计划在 2011 年向核管理委员会 (NRC) 申请批准。

  • 海波龙发电公司正在宣传一种 25 兆瓦的“电源模块”,该公司将其比作大型电池,并称其大小与热水浴缸相当。该公司表示,其设备的成本为 2500 万美元至 3000 万美元,“交付日期从 2013 年开始”。

  • 南非的 Eskom 公用事业公司和西屋公司正在合作开发一种 200 兆瓦的“鹅卵石床”模块化反应堆设计。

  • 美国核管理委员会还收到了来自 NuScale Power Inc.、东芝公司和通用电气日立公司的小型反应堆申请。

  • 而且,由于国防部要求其基地变得更加自给自足,以及在为海军舰艇提供动力的核技术方面具有先发优势,国防部也对小型反应堆感兴趣。

为什么会有这么多活动?现有的核电站模式(以巨大的混凝土圆顶反应堆为特色)在美国正处于十字路口。

尽管核工业界谈论“核复兴”以及慷慨的联邦贷款担保的承诺,但该行业面临着惊人的建设成本和风险的限制。小型反应堆的支持者认为,其较低的成本和潜在较小的风险(有些甚至可以埋在地下,从而减少对“枪支、大门和警卫”的需求)是前进的方向。

海波龙公司负责许可和公共政策的副总裁黛博拉·布莱克威尔说:“小型反应堆不是用来取代大型反应堆的。”她认为,为金属采矿或油砂开发提供电力等“需要临时基本负荷、重型电力”的应用非常适合这项技术。

她补充说:“它也适用于那些远离电网的偏远社区,向他们铺设输电线是没有意义的,以及军事基地,这样他们就可以独立于电网……并且不容易受到恐怖袭击或大型电网中发生的事情的影响。我们的军事基地在与你我相同的电网上运行并不是一个好主意。”

外交工具?

布莱克威尔并不是唯一一个对建造小型反应堆的安全相关方面持乐观态度的人。

美国核学会主席和桑迪亚国家实验室全球核未来计划经理汤姆·桑德斯十多年来一直在为小型反应堆奔走呼号。桑德斯坚持认为,美国制造的小型反应堆可以在全球防扩散努力中发挥核心作用。

桑德斯说:“我们在桑迪亚的角色是出于国家安全驱动的观念,即美国成为主要的核供应商之一符合美国的利益。”

虽然美国公司在过去的几十年里,随着政府和公众对新建筑的支持减弱而退出该行业,但桑德斯认为,美国在核能市场的积极参与将为外交官提供一种新的工具,与潜在的核力量打交道。

他解释说:“如果你没有任何伊朗想要的东西,就很难告诉伊朗该怎么做。”

桑德斯说,小型反应堆非常适合出售给希望提高制造业实力,否则会向其他国家寻求核技术的发展中国家。他说,如果美国不参与这个市场,就很难引导买家远离那些带来更大扩散风险的技术。

桑德斯说,他从 20 世纪 90 年代开始就一直在宣传这种观点,当时他意识到“我们不再销售核产品和服务,因此我们无法再制定规则”。国内核工业基本上已经关闭,几十年没有新建筑,人才和想法都流向了海外。

但他认为,人才流失中也有一些希望,那就是现在重新加入竞争的美国公司与传统的巨型工厂的联系较少,并且可以更自由地进行创新。

几种新产品设计都有一个共同的特点,即发电厂可以在工厂中进行大规模生产,以最大限度地降低成本,并使用机器人来确保一致性。此外,由于每次安装的设计工作较少,完成订单的时间将缩短,并且可以避免与长期交付周期相关的一些资本和其他成本,桑德斯说。

他喜欢的另一个特点是,建造的电厂内部密封着终身燃料供应。

这种装载燃料运输的反应堆可以为一个小城市供电 20 年,而东道国永远不必处理它。他说,一旦耗尽,整个工厂将被重新包装并运回美国,而敏感的乏燃料仍密封在内部。

桑德斯正在与一家未公开的私人合作伙伴合作开发一种由实验室孵化的反应堆设计。他认为,早在 2014 年,就以不到 10 亿美元的价格建造一个模块化反应堆原型(包括演示工厂组件和反应堆本身的模拟模型)是可行的。

他说,一个小型反应堆的成本可能不到 2 亿美元,或者加上 20 年的燃料成本为 3 亿至 4 亿美元。他说,按每千瓦 3000 至 4000 美元计算,与传统工厂设计仅建设成本每千瓦 4000 至 6000 美元的估计值相比,这将节省大量资金。

为了准备好建造设计,桑德斯正在敦促政府和私营部门之间建立伙伴关系。

他说:“如果完全是政府的研究计划,实验室可能需要 20 到 30 年”才能完成此类项目。“如果它成为一项研究科学项目,它可能会永远持续下去。”

新方法,旧争论

到目前为止,没有任何迹象表明政府的核监管机构——美国核管理委员会 (NRC) 对小型反应堆设计感到兴奋。

美国核管理委员会新反应堆办公室于 6 月警告巴布科克-威尔科克斯公司,由于其他提案的工作日程安排紧张,该机构“在未来两年内需要将与小型动力反应堆设计人员的互动限制在偶尔的会议或其他非资源密集型活动”。

与此同时,核技术的反对者并不认为小型反应堆比传统设计有所改进。

阿琼·马基贾尼是倡导反对核能的智库——能源与环境研究所的负责人,他认为传播该技术与控制该技术是不相容的。

马基贾尼说:“许多扩散问题不是与是否拥有钚或高浓缩铀有关,而是与谁拥有制造炸弹的专业知识有关。”“为了传播核技术,你必须拥有在核工程方面有专业知识的人,他们了解核材料和链式反应之类的事情——这与核弹的专业知识相同。这不足以让你制造炸弹,但如果你秘密获取材料,你就可以制造炸弹。”

反核组织——社会责任医师组织的代理安全能源项目主任彼得·威尔克认为,扩大核能使用与不扩散的目标背道而驰。“整个命题预设了一个……国际经济,其中越来越多的燃料被生产出来,越来越多的废物必须处理,这只会使那些尚未解决的问题变得更大,”他说。

威尔克补充说:“它可能可以或不可以更好地防止东道国真正接触到它,但它不会减少世界上的燃料量或世界上的废物量。”

然后就是公众舆论的问题。

马基贾尼说:“想象一下,美国人会同意接受其他国家产生的废物,并在这里处理它。”“目前,它应该仅限于幻想,甚至是超现实的程度。如果[该技术的支持者]能够拿出一个处理废物的计划,那么我们就可以谈论出口。”

马基贾尼指出,广为宣传的法国核废物回收工艺是一种虚张声势 (ClimateWire, 5 月 18 日)。他说:“这是一种神话,认为它会改善废物问题。”

根据马基贾尼的计算,法国的回收工艺产生的放射性废物远远多于它清理的量。他说,一类高放射性物质最终被储存在玻璃“原木”中进行掩埋,数量减少了。但在处理废物时,产生的废物量约为原始废物量的六倍,他说。其中大部分必须深埋地下,而回收过程中使用的受污染废水的排放激怒了邻国,他说。

当然,运营风险是另一个主要问题。

威尔克说:“人们减少了不必要的风险,但这仍然是不必要的风险。”

他补充说:“我了解小型、新型的理论应该更安全。问题是:当有这么多更好的替代方案时,为什么要追求这个呢?”

对于桑迪亚的桑德斯来说,威尔克问错了问题。

他认为,随着中国、俄罗斯和日本等主要经济体的政府将支持和资金投入到核技术中,核电站将继续存在。“未来 50 年将建造一千座反应堆,”他说。“问题是:是我们建造它们,还是我们只是进口它们?”

经环境与能源出版有限责任公司许可,转载自 Greenwire。www.eenews.net, 202-628-6500

© . All rights reserved.