小核电站的大计划

2019-09-19 19:20  

  核电的未来长期以来一直是麻省理工学院历史的一部分。麻省理工学院的核反应堆实验室建于20世纪50年代,是美国第二大的大学反应堆。但它很小 - 仅占最近关闭的朝圣者核电站能源的1%。  麻省理工学院的反应堆不产生电力; 它是一种培训和研究工具。Jacopo Buongiorno表示,与之合作是世界上最好的工作。我们对新的核反应堆概念感兴趣。  Buongiorno是反应堆实验室的联合负责人,也是麻省理工学院先进核能系统中心的负责人,其中旧的是...


  核电的未来长期以来一直是麻省理工学院历史的一部分。麻省理工学院的核反应堆实验室建于20世纪50年代,是美国第二大的大学反应堆。但它很小 - 仅占最近关闭的朝圣者核电站能源的1%。

  麻省理工学院的反应堆不产生电力; 它是一种培训和研究工具。Jacopo Buongiorno表示,与之合作是“世界上最好的工作”。“我们对新的核反应堆概念感兴趣。”

  Buongiorno是反应堆实验室的联合负责人,也是麻省理工学院先进核能系统中心的负责人,其中旧的是新的,“小”是核的未来的前沿。Buongiorno研究了当化石燃料逐步淘汰时,先进的核电站设计和建造技术如何用于为我们这个变暖的星球供电。

  “对核能而言,从历史上看,我们始终都是这样,'废物怎么样?安全性怎么样?扩散怎么样?' 这些都是我们必须解决的重要问题,“Buongiorno说。“但首先,让我们看看你为什么要开始使用这项技术。”

  原因如下:仅有97家美国核电站生产全国20%的电力 - 超过一半的低碳电力。大多数建于40多年前,许多都计划关闭。 在25年的时间里,只有一个新反应堆获得许可。

  “这必须改变,因为我们有一个很大的问题,那就是气候变化,”Buongiorno说。“核能可以成为解决方案的重要组成部分。”

  但是,过去庞大而复杂的核电站是问题的一部分,因为它们的建造和维护成本非常高。目前在格鲁吉亚建造的两座大型反应堆的成本翻了一番,达到280亿美元,并且落后于计划。

  所以现在Buongiorno和其他核工程师,科学家和创业公司都在考虑简单,快速和廉价的核反应堆设计。

  “开始一个耗资10亿美元的项目是另一回事;另一个[原文如此]花费100亿美元,”Buongiorno说。“一个100亿美元的项目,你打赌农场,10亿美元 - 即使它发生灾难性的错误 - 你不会破坏银行。”

  但考虑到对成本,安全,扩散和放射性废物的担忧,世界能否依靠核电帮助应对气候变化?

  “这些问题原则上是可以解决的,”前奥巴马科学顾问约翰霍尔德伦说,他现在是哈佛大学肯尼迪学院的环境政策教授。“但我不知道我们是否有足够的智慧在实践中解决这些问题。”

  不是每个人都是不可知论者。今年早些时候,核电的真正信徒和可再生能源倡导者在麻省理工学院会议上讨论了能源的未来。

  在那里,NuScale Power首席战略官Chris Colbert提出了俄勒冈州公司的小型模块化核反应堆设计。

  “我们所做的就是采用更小的设计 - 我们没有反应堆冷却剂泵。而这个决定的结果是我们已经能够消除你在大型工厂中找到的三分之二的系统和组件,“科尔伯特说。

  在76英尺高,15英尺直径的情况下,独立的NuScale反应器仅占传统反应器空间的1%。埋在地下深处并被数百万加仑的水包围,一个反应堆可以为偏远地区供电。十二个模块化反应堆,像六个包装的啤酒罐一样堆叠起来,可以为一个城市服务。

  “一旦你摆脱了三分之二的东西,购买和安装的东西就会减少,操作和维护的东西就会减少,打破和出错的东西就会减少,”科尔伯特说。“它变得更安全,更具成本效益,更易于构建。”

  为了节省建筑成本,NuScale计划使用标准化设计,在工厂中批量生产模块,将它们运送到现场,并将它们安装在地下。科尔伯特说,他们的运营成本也会更低。

  NuScale计划在六年内开始商业化生产。 它是十几家试图进入新兴小型模块化市场的公司之一。该公司的第一个试验反应堆将在能源部的爱达荷国家实验室建造。这是能源部长里克佩里计划启动国家老化核工业的一部分。

  “我们将再次制造核冷却,”佩里说。“30年来,我们让核子坐在那里萎缩。”

  酷需要付出代价。美国能源部已在NuScale的小型模块化反应堆设计中投资了3亿美元。但是市场上存在外国竞争,美国正在迎头赶上。

  科尔伯特说:“我们认为这是与俄罗斯和中国国有企业的竞争,他们对美国的安全运营没有同样的承诺。”

  俄罗斯国家原子能公司Rosatom最近向东西伯利亚交付了一座带有两座小型反应堆的浮动核电站。俄罗斯官员表示,它将在12月底全面投入运营。

  绿色和平组织称该项目为“冰上切尔诺贝利”,警告与其他船只的碰撞,恐怖袭击和暴风雨。俄罗斯核能机构称这些担忧“没有根据”,并称浮动反应堆提供“清洁,绿色,稳定的能源”。

  中国还宣布计划发射多达20个浮动核电站。第一个的建设即将开始。

  麻省理工学院的一个小团队一直在研究类似想法的可行性。Buongiorno说,该计划要求在造船厂建造小型反应堆,然后在需要时将核平台拖到海上。

  “它成为'即插即用'能源,”Buongiorno说。“你建造它,你把它漂浮到现场并提供电力。但如果有一个更有利可图的网站,你只需将你的发电厂搬到那里。”

  50年前,美国军方做了类似的事情,在巴拿马的一个湖泊上的一艘驳船上安装了一座反应堆,以便在长达十年的干旱期间为运河船闸提供动力。

  现在,随着气候迅速变化,核电支持者表示现在是时候回到未来了。但前核监管委员会主席Gregory Jaczko表示怀疑,称海上和陆地上的更多小型反应堆将意味着更多的核事故。

  “每天几乎你都会看到一个新故事,谈论我们如何在没有核反应堆的情况下解决气候变化问题,”Jaczko说。“当我看到这些东西时,我会抓挠头脑,想知道他们是否在讨论我熟悉的同一行业,因为我看不出核电站将如何解决这个问题。”

  “我认为我们需要摆在桌面上的所有选项,其中包括核能,”核创新联盟执行主任阿什利·芬南说。她是资助新的先进反应堆设计的专家,并表示经济是核电未来成功的关键。

  “如果没有竞争力,它将无法扩大规模,也不会解决气候问题,”菲南说。

  但规模必须是巨大的。目前全球共有448座核反应堆在运行。实现排放目标 - 以及电力需求的增加 - 可能需要在未来三十年内建造数百个(如果不是数千个)新核反应堆。

  气候变化就在这里。时间不在我们这边。选择并不容易。

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