211service.com
Małe reaktory mogą ożywić utknięty sektor jądrowy
Ariel Davis
Energetyka jądrowa widzi duże nadzieje w zmniejszaniu się.
Na początku tego roku NuScale Energy wykonało kluczowy krok naprzód w swoich długotrwałych wysiłkach, aby zbudować 12 pomniejszonych reaktorów jądrowych na pustej działce w Idaho National Laboratory, rozległym kampusie badawczym na obrzeżach Idaho Falls (patrz Kurczące się elektrownie jądrowe). Amerykańska Komisja Dozoru Jądrowego Zgoda rozpoczęcie formalnego procesu przeglądu projektów firmy dotyczących elektrowni o mocy 600 megawatów, która mogłaby zasilić dwukrotnie miasto wielkości Boise.
To daje firmie NuScale z siedzibą w Portland w stanie Oregon informacje na temat budowy pierwszych komercyjnych reaktorów tego typu w kraju. Znane jako małe reaktory modułowe lub SMR, stanowią również pierwszy zasadniczo nowy projekt reaktora dowolnego rodzaju, który osiągnął ten kamień milowy NRC od dziesięcioleci.
Jednak wiele innych projektów SMR jest przygotowywanych lub realizowanych. Według naukowców na całym świecie istnieje około 50 projektów lub koncepcji na różnych etapach rozwoju lub planowania Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej . Cztery są już w zaawansowanej budowie w Argentynie, Rosji i Chinach.
Jeśli wczesne projekty zostaną zbudowane i odniosą sukces, te mniejsze i potencjalnie bezpieczniejsze reaktory jądrowe zwiększą realną możliwość masowo produkowanych mini elektrowni, które mogą znacznie obniżyć koszty i ryzyko związane z przemysłem. To z kolei może znacznie ułatwić dodanie źródła energii bezemisyjnej, co zdaniem wielu ekspertów będzie miało kluczowe znaczenie dla zmniejszenia ryzyka zmian klimatycznych.
Z drugiej strony nie będziemy wiedzieć, jak ekonomicznie elektrownie mogą naprawdę działać, dopóki nie zostaną uruchomione. Niektórzy obserwatorzy ostrzegają, że przejście w kierunku mniejszych, ale liczniejszych reaktorów jądrowych może wywołać nowe rodzaje zagrożeń związanych z proliferacją.
Wielką obietnicą komercyjnych SMR jest to, że będą one wystarczająco kompaktowe, aby można je było prefabrykować w fabrykach i wysyłać do miejsca przeznaczenia, gdzie można je układać w stosy, aby wytworzyć wymagany poziom wytwarzania energii. Z czasem technologia ta może wprowadzić nowy poziom przewidywalności, niezawodności i ekonomii skali w branży, która stała się synonimem miliardowych przekroczeń kosztów i lat opóźnień. Otwiera to również możliwość, że energia jądrowa mogłaby służyć mniejszym rynkom, a nawet zastosowaniom wojskowym lub przemysłowym, gdzie reaktor na pełną skalę nie miałby sensu ekonomicznego.
Najbardziej bezpośrednią zaletą jest jednak to, że mogą być wystarczająco tanie, aby w ogóle je zbudować. Pozyskiwanie ogromnego kapitału z góry na budowę nowych reaktorów na pełną skalę staje się coraz trudniejsze w Stanach Zjednoczonych, szczególnie po tym, jak duże budżety na dwie fabryki w Georgii i Karolinie Południowej zakończyły się napiwkiem dla Westinghouse Electric do bankructwa , prawie zabierając ze sobą swoją spółkę macierzystą (patrz Meltdown of Toshiba Nuclear Business Dooms New Construction w USA ).
Małe reaktory modułowe, takie jak 50-megawatowy moduł NuScale, obiecują być o rząd wielkości tańsze. Firma szacuje, że nawet pełnoskalowa, 12-modułowa konfiguracja firmy kosztowałaby około 3 miliardów dolarów. Natomiast elektrownia Westinghouse w Vogtle w Georgii, która obejmuje dwa 1200-megawatowe reaktory, miała początkowo kosztować 14 miliardów dolarów – i rozrosła się do nadmiar 20 miliardów dolarów.
Inauguracyjna elektrownia NuScale byłaby posiadane przez Utah Associated Municipal Power Systems i obsługiwany przez Energy Northwest. Jeśli wszystko pójdzie dobrze, zacznie wytwarzać energię elektryczną w 2026 roku. To oczywiście jeszcze prawie dekada. Ale jest nadzieja, że gdy NRC podpisze projekty reaktorów, a firma ustanowi swój łańcuch dostaw i proces produkcyjny przez stronę trzecią, stanie się szybsze i łatwiejsze ustawianie klientów w kolejce i wdrażanie reaktorów. Jednak każda lokalizacja projektu nadal będzie musiała przejść przez dodatkowe zezwolenia regulacyjne.
Każdy z modułów zasilających NuScale miałby 74 stopy wysokości i 15 stóp szerokości i mógłby podzielić się na trzy elementy przeznaczone do transportu barką, ciężarówką lub pociągiem. Są pomniejszonymi i uproszczonymi wersjami tradycyjnych reaktorów ciśnieniowych na wodę lekką, ale z nowatorskimi funkcjami bezpieczeństwa. Między innymi reaktor byłby umieszczony pod ziemią w basenie z wodą, która służyłaby również jako chłodziwo. Wyeliminowałoby to potrzebę dodatkowych zbiorników, pomp i rurociągów. Umożliwiłoby to również pasywnemu systemowi bezpieczeństwa automatyczne wyłączenie reaktora i schłodzenie go bez interwencji człowieka, nawet w przypadku trwałej utraty zasilania, takiej jak ta wywołana przez tsunami w Fukushimie w Japonii.
Kwestia bezpieczeństwa nie ma sobie równych, mówi Tom Mundy, dyrektor handlowy w NuScale.
DO numer innych firm i instytucji badawczych realizuje tzw. technologie SMR czwartej generacji, w tym stopioną sól i gaz wysokotemperaturowy. Ogólnie rzecz biorąc, te stoją przed trudniejszymi wyzwaniami technicznymi, a także regulacyjnymi, a ich opracowanie może zająć więcej czasu.
Głównym sponsorem NuScale jest duża firma inżynierska Fluor, która w 2011 roku objęła większościowy udział w spółce. W 2013 roku Departament Energii Stanów Zjednoczonych przyznał firmie 217 milionów dolarów w ramach programu wsparcia technicznego licencjonowania SMR. Ale propozycja budżetowa administracji Trumpa obejmuje ostre cięcia programów nuklearnych Departamentu Energii, co może zagrozić zdolności firmy do zabezpieczenia pozostałych 47 milionów dolarów z tej dotacji.
Mundy jest optymistą, że zwycięży poparcie obu partii. Rzeczywiście, wielu republikańskich prawodawców wezwany Prezydent Trump w liście z maja, aby wesprzeć rozwój SMR, podkreślał nieuchronną konkurencję ze strony Chin i Rosji.
Pomimo obietnicy SMR, technologia nie jest pewnym zakładem. Warto zauważyć, że nawet jeśli nakłady kapitałowe są znacznie niższe, niekoniecznie oznacza to, że przyniesie to konkurencyjne koszty energii elektrycznej, szczególnie w porównaniu z tanim gazem ziemnym.
Niektórzy gracze podobno już wycofali się z SMR, w tym Westinghouse i Babcock & Wilcox, przynajmniej częściowo z powodu konkurencji ze strony tańszych źródeł energii.
Koszt megawatogodziny niekoniecznie spada tylko dlatego, że budujesz mniejszą elektrownię, mówi Ryan Fitzpatrick, zastępca dyrektora programu czystej energii w think tanku Third Way. Konieczne jest uzyskanie oszczędności kosztów dzięki innym procesom.
Mogą to być takie rzeczy, jak krótsze czasy budowy i nowe funkcje projektowe, które zmniejszają wydatki regulacyjne. Ale kluczem do obniżenia kosztów byłoby utworzenie fabryk, które uruchomiłyby wiele reaktorów, mówi Neil Todreas, profesor nauk i inżynierii jądrowej na MIT.
To jednak może stanowić wyzwanie typu kura i jajko: uzyskanie finansowania na budowę elektrowni będzie prawdopodobnie wymagało wielu zamówień, ale firmie trudno byłoby je zdobyć, zanim będzie mogła niezawodnie produkować reaktory tanio .
Ponadto Union of Concerned Scientists zadało osobne pytania o to, jak naprawdę bezpieczne będą rośliny. Między innymi grupa odnotowany że szeroko rozpowszechniona sieć mniejszych, ale liczniejszych reaktorów może utrudnić zabezpieczenie materiału jądrowego, który, między innymi, może być użyty do produkcji brudnych bomb.
Ostatecznie SMR mogą, ale nie muszą, być idealnym lub najbardziej ekonomicznym sposobem na zwiększenie produkcji energii jądrowej w sieci. Ale w kraju, w którym budowa jakichkolwiek nowych elektrowni jądrowych stała się prawie niemożliwa, może to być po prostu technologia potrzebna do ponownego rozwoju branży, mówi Todreas.
Nie jestem pewien, czy przez dziesięciolecia w Stanach Zjednoczonych nastąpi marsz w kierunku małych reaktorów modułowych ani że całkowicie zastąpią one duże elektrownie – mówi. Ale z pewnością w najbliższym czasie są one bardzo ważne dla kondycji energetyki jądrowej w USA.