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難見曙光的小型模塊化核反應堆(上)

來源:嘿嘿能源heypower 作者:Barnard 發布日期:2021-05-17

    氫能最近熱度很高,小型模塊化核反應堆也是如此,主要原因是政策和投資驅動的。一些企業家試圖通過先進技術吸引投資。

    有些人認為小型模塊化反應堆有很多不足。如大規模生產的經濟性差、生產周期長、不適合偏遠地區、仍然面臨非常大的安全成本等。這一技術沒有解決任何既有問題,還故意降低了效率。20世紀50年代就已經有了該技術,現在也沒有比那時更好。

    實際上,大部分人是被誤導的,會引起對應對氣候變化行動的敵視。

    首先,讓我們簡單探討一下小型模塊化核反應堆(SMNR)或中小型反應堆(SMR)。它們都是核裂變驅動的發電裝置,使用放射性衰變的裂變材料來加熱液體,從而產生蒸汽驅動蒸汽渦輪機來發電。從技術上講,和燃煤發電一樣,只是熱量由鈾的衰變提供。與傳統的核反應堆的區別在于它們更小,容量從0.068兆瓦到500兆瓦不等,國際原子能協會用小型表示300兆瓦以下,中型表示700兆瓦以下。

    這并不是一項新技術,第一座核能發電站是俄羅斯的5兆瓦裝置,于1954年投入使用。而后,數以百計的小型反應堆被建造出來,用于核動力船舶或作為中子源。因此,這項技術有著很好的基礎,大多數被吹捧的創新在幾十年前就有了。

    自第一個小型反應堆投入使用以來的七十年間,有57種不同的設計和概念被開發出來,但很少真的建造。大多數已建成的核反應堆都在正常運轉,沒有新的核反應堆來替代。

    俄羅斯正在考慮在偏遠的北方城鎮對其進行陸上部署,而西伯利亞的反應堆已經到了使用期限。印度的是正在運行的14個小型CANDU變體,大多數已經有幾十年的歷史。中國的也即將結束其40年的壽命。阿根廷的反應堆已經斷斷續續地建造了十多年,出現了停工、政治鬧劇和資金問題,它可能永遠也看不到曙光了。中國的HTR-PM,在過去十年中一直在建設中,這是唯一擁有前景的新技術項目,如果投入使用,它將成為第一個投入運行的第四代反應堆。

    說白了,這不是一種技術,而是許多技術的集合。幾十年來,18種類型的57種變體已經被提出來,但并沒有真正的主導技術。

    關于SMR的一些說法經不起推敲,倡導SMR的人通常會提出以下的一些主張。如安全性更高、規模化、集中化的制造使得成本更低、可以為邊遠地區提供清潔電力、可以部署在退役的燃煤電廠、建設周期短等,事實也并非如此完美。

    首先,傳統的核電是安全的,核電的管理和運營高度關注安全問題。切爾諾貝利是一個糟糕的設計,福島事故是嚴重的選址和運營決策錯誤。這些錯誤決策導致日本要承擔一萬億美元左右的經濟損失。SMR也不能避免錯誤的選址和錯誤的運營決策,但該行業已經有了一些經驗教訓。安全問題并不是核電在市場上失敗的原因,經濟性才是核電失敗的原因。

    第二,為了使規模經濟發揮作用,生產廠必須生產大量相同的產品,并確保有產品有市場。然而,SMR領域出現了18種不同類型的技術,彼此間又存在相互競爭。目前尚沒有主導性的技術,每個從事SMR研究的國家都有自己的首選技術和自己的公司來支持。為了使SMR具備規模經濟效益,幾個主要國家決定聯合使用單一技術,組建合資企業,并承諾只建造和部署該技術。這不是市場化解決方案,它不符合各國的地緣政治戰略,因此這些設計的規模都不會超過現有印度SMR的規模。

    俄羅斯重視破冰船和登陸艇用的小型反應堆,但并不打算為其拓展全球市場,而是僅僅在俄羅斯北部部署一些。中國是唯一大力發展核電的國家,美國可能重新專注于小型壓水堆,在國家層面上沒有特別的意愿來推動這一工作。

    沒有規模化的制造,就沒有成本的降低。Nu Scale公司表示希望將其發電成本降低到只有目前風能和太陽能發電批發成本的兩倍,即每兆瓦時65美元左右。

    第三,在偏遠地區和燃煤發電站都有重大的安全隱患。核技術和燃料由于核不擴散條約而被高度限制,并且由于集中的放射性材料對于恐怖分子來說是非常理想的臟彈來源,整個供應、操作和廢物鏈需要周密部署以保證安全。SMR同樣面臨這些問題。而且這些安全成本很高,而且大多由補貼承擔。由于偏遠地區運輸距離長,安全成本可能會更高。

    沒有規模經濟,就不會有SMR的快速部署。它們需要是標準化的、便于運輸的機組。現在,正在建設中的機組和Nu Scale的建設進度是近十年的中位數。Nu Scale承諾到2029年將有12臺機組投入運行,但因成本上升和進度減緩而導致幾個項目退出后,它獲得了14億美元的救助。

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