Lò phản ứng nhỏ Thực hiện một dự thầu để Revive điện hạt nhân

Nhỏ có thể được xinh đẹp cho ngành công nghiệp điện hạt nhân Vì vậy, tranh luận một loạt các-sẽ được xây dựng các lò phản ứng hạt nhân mới. Trong khi chính phủ Hoa Kỳ đã không từ bỏ đầu tư vào các đơn vị lớn mà khoe khoan thiết kế thông thường, Bộ Năng lượng cũng đã công bố sự sẵn có của 450 $ triệu trong quỹ để hỗ trợ kỹ thuật và cấp phép của cái gọi là "lò phản ứng mô-đun nhỏ."

 
"Chính quyền Obama và Bộ Năng lượng được cam kết một tất cả-of-the-trên chiến lược năng lượng mà phát triển mọi nguồn năng lượng Mỹ, bao gồm cả điện hạt nhân", Bộ trưởng Năng lượng Steven Chu cho biết trong một tuyên bố thông báo tài trợ, nhằm mục đích được lò phản ứng mô-đun như vậy nối vào lưới điện vào năm 2022. "Bộ năng lượng và công nghiệp tư nhân đang làm việc để xác định vị trí Mỹ như là lãnh đạo trong công nghệ năng lượng hạt nhân tiên tiến và sản xuất."

Trên toàn cầu, thiết kế lò phản ứng lớn vẫn là công nghệ chiếm ưu thế. Một thay thế để cắt giảm chi phí có thể là nhỏ, các lò phản ứng mới lạ, thích hợp cho các khu vực có nhu cầu điện nhỏ hơn hoặc là một phần của một cơ sở sản xuất điện linh hoạt mà có thể mở rộng quy mô một cách nhanh chóng khi cần. lò phản ứng nhỏ có công suất tối đa 300 MW điện, hoặc đủ để cấp điện cho hơn 200.000 hộ gia đình của Hoa Kỳ trong một năm. Ngoài ra, các lò phản ứng sẽ được mô đun tạo trong các nhà máy và vận chuyển đến các trang web để giảm chi phí.

Nhưng các lò phản ứng như vậy vẫn còn yêu cầu cùng phát điện, an toàn, và các hệ thống xử lý chất thải như các lò phản ứng nước nhẹ vụng hiện đang được xây dựng cũng như các yêu cầu cấp phép nghiêm ngặt giống hệt nhau, ít nhất là tại Hoa Kỳ và có thể chi phí cho họ. "Ừ, có ít bê tông và, vâng, có ít thép trong thùng lò phản ứng:" kỹ sư hạt nhân Eric Loewen, giám đốc kỹ sư tư vấn tại Năng lượng hạt nhân GE Hitachi, được đề xuất một lò phản ứng nhanh modular để giúp Vương quốc Anh với vấn đề plutonium nói. Nhưng danh sách các chi phí khác liên quan đến hạt nhân sẽ không thay đổi so với thiết kế mới và "cung cấp cho các lò phản ứng tạm dừng để mô-đun nhỏ."

Một lò phản ứng nước áp lực hiện đại, giống như hai được xây dựng ở Georgia, có thể bơm ra hơn 1.000 MW trị giá của điện sử dụng nhiệt từ phản ứng phân hạch để đun sôi nước để làm quay một tuabin. Babcock & Wilcox-một thời gian xây dựng các lò phản ứng nước áp lực lớn cũng như những cái nhỏ hơn phù hợp cho các tàu ngầm của Hải quân Hoa Kỳ-sẽ muốn thu nhỏ những người xuống chỉ còn 180 MW. "Đó không phải vì thiếu kiến thức về làm thế nào để xây dựng các lò phản ứng lớn," Chris Mowry, chủ tịch của năng lượng hạt nhân Modular B & W nói.

Thay vào đó, B & W cho thấy vấn đề chính đối với việc áp dụng năng lượng hạt nhân không phải là bản thân công nghệ, nhưng rủi ro tài chính của các cam kết với một xây dựng một lò phản ứng hạt nhân lớn. Đơn giản chỉ cần đặt, ngay cả những tiện ích lớn nhất không có vốn để xây dựng một lò phản ứng $ 7 tỷ và các dự án lớn như vậy có xu hướng để xem chi phí bóng như các dự án bị trì hoãn. Một trường hợp điển hình là Tennessee Valley Authority thầu để hoàn thành một lò phản ứng thứ hai tại nhà máy điện của nó Watts Bar hạt nhân. Các lò phản ứng, đầu tiên bắt đầu vào những năm 1970 và tiếp tục trong năm 2007, là chậm tiến độ và "sẽ có giá cao hơn dự báo," phát ngôn viên TVA Terry Johnson thừa nhận. "Đó là một vấn đề kích thước," Mowry lập luận.

Vì vậy, B & W đã thiết kế một lò phản ứng áp lực nước không tách rời mà nó có thể sản xuất tại một nhà máy và tàu đến một trang web. "Chúng tôi muốn để có thể đặt nó trên một chiếc xe đường sắt," Mowry nói, và vì vậy các lò phản ứng khép kín có chiều cao 25 mét và rộng 4 mét. Hoạt động ở áp suất cao và nhiệt độ, lò phản ứng như vậy là không thực sự mới lạ, đã đẩy các tàu hạt nhân thương mại đầu tiên, chẳng hạn như tàu chở hàng năng lượng hạt nhân có tên Savannah, vào thập kỷ qua.

Thu hẹp các lò phản ứng và đưa bộ phận của nó (chẳng hạn như các thanh điều khiển điều hòa các quá trình phân hạch) bên trong thùng lò phản ứng, cũng làm giảm nhu cầu đối với hệ thống an toàn dự phòng để đối phó với các vấn đề như đường ống bị rò rỉ. Các đường ống trong và ngoài của các lò phản ứng ngồi trên các thanh nhiên liệu hạt nhân tự, đảm bảo rằng bất kỳ rò rỉ không dẫn đến nhiên liệu đậy. Ngoài ra, các đường ống nhỏ hơn nhiều so với những người cần thiết cho một lò phản ứng hạt lớn. "Bạn có một địa ngục của nước nhiều hơn trong các lò phản ứng tương đối so với các kích thước của các vi phạm có thể xảy ra", Mowry giải thích. xe tăng bên ngoài nắm giữ đủ nước bổ sung để làm mát các lò phản ứng trong hai tuần trong trường hợp mất điện là tốt. Ngoài ra, các lò phản ứng trong bản chất, một pin hạt nhân vì nó phần lớn là tự-chứa-được chôn cất, làm cho nó "miễn dịch từ các sự kiện bên ngoài như lốc xoáy, bão hoặc sóng thần."
Các lò phản ứng nhỏ hơn sử dụng các thanh-mặc dù nhiên liệu hạt nhân cùng một hơi ngắn hơn chiều dài để phù hợp-nhưng phân hạch họ chậm hơn, hoạt động trong bốn năm trước khi nhiên liệu tươi là cần thiết. Một cơ sở thử nghiệm gần Lynchburg bang Virginia. Được và chạy để đảm bảo rằng những gì có vẻ tốt trên giấy cũng sẽ làm việc trong thực tế và B & W đã có một khách hàng tiềm năng ở Mỹ-TVA-bày tỏ sự quan tâm trong việc xây dựng nhiều như sáu của lò phản ứng mô-đun nhỏ ở chỗ sông Clinch của nó, nhà cũ của một nỗ lực thất bại trong việc xây dựng một lò phản ứng tái sinh nhanh trong những năm 1970.

B & W mPower lò phản ứng không phải là duy nhất như thiết kế mô-đun nhỏ di chuyển về phía trước: Westinghouse Electric, NuScale và Holtec-một công ty tốt hơn được biết đến để làm các thùng bê tông và thép vụng phải lưu sử dụng hạt nhân nhiên liệu có thiết kế tương tự của các kích cỡ khác nhau. "Lợi thế của một trong những nhỏ hơn là: ngay cả khi bạn cần 1000 MW bạn có thể đặt đầu tư trong từng phần và tạo ra tiền trong khi các đơn vị tiếp theo được đặt vào," Giám đốc điều hành Westinghouse Aris Candris nói.

Nhưng nhiều trang web lò phản ứng đã chứng tỏ có vấn đề ở Fukushima Daiichi, nơi xảy ra tai nạn trong một nhanh chóng trở thành một cuộc khủng hoảng cho nhiều lò phản ứng và bể nhiên liệu đã qua. "Nếu bạn đang đi để có nhiều lò phản ứng, thì bạn sẽ đạt được trong sự an toàn hoặc mất an toàn?" hỏi vật lý M.V. Ramana của Đại học Princeton. "Chúng tôi không biết."

"Sớm trong sự phát hiện của bất kỳ công nghệ mới, bạn có bức tranh màu hồng này được hình thành", Candris thừa nhận của các lò phản ứng mô-đun nhỏ. "Trong những ngày đầu của hạt nhân, có người ra khỏi đó nói rằng nó sẽ là quá rẻ để đo. Chúng tôi phát hiện ra cách khác."

lò phản ứng mô-đun nhỏ có thể giúp đỡ với hai trong số những thách thức lớn nhất đối mặt với những ngành công nghiệp hạt nhân: các cửa hàng ngày càng tăng của chất thải từ các lò phản ứng hiện có và dư lượng từ sản xuất hàng loạt các loại vũ khí hạt nhân cũng như sự an toàn chung của điện hạt nhân. PRISM nhanh lò phản ứng của GE, helium-làm mát lò phản ứng nhanh chung nguyên tử, hoặc lỏng chì bismuth Hyperion Power làm mát lò phản ứng tất cả có thể biến chất thải thành nhiên liệu. Hyperion hy vọng sẽ chứng tỏ lò phản ứng của nó, có khả năng tạo ra 25 megawatt điện, tại Phòng thí nghiệm quốc gia sông Savannah ở Nam Carolina. Các trang web cũng đã ký biên bản ghi nhớ để lưu trữ mẫu của các lò phản ứng NuScale và Holtech.

pin hạt nhân như vậy có thể về nguyên tắc được niêm phong, đặt trên mặt đất, và chạy trong một thập kỷ trước khi được chuyển ra cho một lò phản ứng mô-đun hoàn toàn mới. Và nếu được sản xuất tại một nhà máy, họ cũng có thể được giá rẻ. "Không có lý do vốn có lý do tại sao điện hạt nhân cần phải tốn kém", Bill Gates, người đã đầu tư vào các lò phản ứng mới lạ của TerraPower đề nghị, nói với hội nghị thượng đỉnh ARPA-e vào ngày 28 tháng 2, lưu ý rằng chi phí tương đối hạt nhân của phần lớn xuất phát từ việc xây dựng an toàn tính năng.

Đánh giá sự an toàn của các lò phản ứng mới như vậy sẽ mất thời gian, tất nhiên, và Ủy ban Pháp quy hạt nhân Hoa Kỳ vẫn chưa nhận được một ứng dụng từ bất kỳ các-sẽ là nhà cung cấp các lò phản ứng mô-đun nhỏ, cho dù các lò phản ứng nhanh hay thu nhỏ xuống lò phản ứng nước nhẹ . Và yêu cầu nhân sự, lập kế hoạch khẩn cấp và làm sạch các quỹ, các vấn đề khác, vẫn phải được đưa ra giữa các nhà sản xuất lò phản ứng và NRC-một thành phần quan trọng của việc giảm chi phí của các lò phản ứng như vậy. "Các nhân viên đã tranh luận khá nhiều tất cả cùng mà họ sẽ phải đáp ứng các yêu cầu bảo mật tương tự như tất cả các lò phản ứng lớn," Michael Mayfield, giám đốc Bộ phận nâng cao lò phản ứng và Luật Lệ trong Office của lò phản ứng mới của NRC nói, lưu ý rằng thời hạn cho giấy phép có thể được giải quyết nhanh nếu lò phản ứng như vậy chỉ đơn giản thu nhỏ lại phiên bản của các lò phản ứng nước nhẹ hiện mà không yêu cầu qui định mới. "Tại sao phải mất quá lâu để xem xét cái gì đó là nhỏ hơn đáng kể với phần ít hơn? Tuy nhiên đó được dựa trên quan điểm cho rằng các nhà cung cấp trình hoàn tất, ứng dụng chất lượng cao và lo ngại các nhân viên địa chỉ một cách nhanh chóng hơn, chúng tôi đã có thể làm với một số lớn [lò phản ứng] thiết kế. "

Bằng cách loại bỏ các tính năng an toàn thụ động can thiệp qua con người mà kick vào mà không cần sự giúp đỡ của các yêu cầu vận hành-nhân sự có thể được cắt giảm. Và nếu chôn hoặc cứng, sự cần thiết phải bảo vệ an ninh có thể cũng được giảm. "Nếu bạn cần người để làm một cái gì đó, mà không phải là một thiết kế tốt," Gates lập luận tại hội nghị ARPA-e.

Cuối cùng, sự thành công hoặc thất bại của các thiết kế thu nhỏ như vậy có thể liên quan đến nguồn nhân lực. "Nếu bạn cần những phí cùng để chạy 100 MW như bạn làm để chạy một 1000, đó là vấn đề kinh tế", William Johnson, Giám đốc điều hành của Progress Energy, một tiện ích xem xét việc xây dựng nhà máy điện hạt nhân mới trong tương lai lưu ý.

Xem thêm; thế giới đồ chơi Lego

Các yếu tố Homer Simpson

Tất nhiên, lỗi của con người vẫn chưa được loại bỏ từ một trong hai lò phản ứng đang hoạt động hoặc những người mà chỉ tồn tại trên giấy. Và, giống như trong máy bay hoặc phát triển dược phẩm, các quyết định của chính phủ sẽ xác định xem liệu các lò phản ứng thành công. lò phản ứng nhỏ modular "trở thành một thực tế là phụ thuộc vào chính phủ và ngành công nghiệp hạt nhân," NRC ủy viên William Ostendorff cho biết trong một bài phát biểu tại hội nghị Hiệp hội Hạt nhân Mỹ qua tháng mười một này. "Đối với cấp phép lò phản ứng mới với" ma quỷ là trong các chi tiết. "

Bất kể thế nào giá rẻ như lò phản ứng mô-đun nhỏ có thể cho phép hạt nhân đến trong tương lai, nó có vẻ không phải là giá rẻ như tua bin khí gas đốt trong hiện tại. Trong thực tế, giá khí tự nhiên thấp đình trệ sự phục hưng hạt nhân của Hoa Kỳ bên ngoài Georgia và Nam Carolina, rất lâu trước khi nóng chảy lò phản ứng tại Fukushima Daiichi Nhật Bản. "Bởi vì một sự phong phú bất ngờ của khí tự nhiên ở Hoa Kỳ, năng lượng hạt nhân, nói chung, đang đối mặt với cạnh tranh gay gắt," lưu ý một phân tích về triển vọng cho các lò phản ứng mô-đun nhỏ từ Đại học Chicago được công bố cuối tháng mười một. Các phân tích cũng cho rằng lò phản ứng nhỏ sẽ đắt hơn so với các lò phản ứng lớn trên một cơ sở cho mỗi MW cho đến khi sản xuất với số lượng đáng kể đã xảy ra. "Nó [là] không chắc rằng SMRs sẽ được thương mại mà không có một số hình thức khuyến khích của chính phủ."

Nhưng Bộ Năng lượng kinh phí chỉ có thể hỗ trợ hai thiết kế. Đổi mới thúc đẩy bởi sự cạnh tranh dường như khó xảy ra. Và cuối cùng có thể làm xói mòn các ngành công nghiệp hạt nhân của Hoa Kỳ hiện nay lợi thế từ thiết kế để hoạt động quy định.

Điều đó có nghĩa là phần còn lại của thế giới đặc biệt là Trung Quốc, được xây dựng gần như tất cả các loại lò phản ứng trên cung cấp, và Nga-thể cũng thừa hưởng những lời hứa và nguy hiểm của điện hạt nhân, dù nhỏ hay lớn. "Trung Quốc và Ấn Độ dẫn đầu thế giới về an toàn hạt nhân hiện nay", Giám đốc điều hành NRG David Crane nói với Hội nghị thượng đỉnh tài chính Bloomberg New Energy vào ngày 20. NRG khởi xướng và từ bỏ kế hoạch xây dựng ít nhất hai lò phản ứng mới lớn trong năm năm qua, nhờ rơi giá khí thiên nhiên và sự không chắc chắn xung quanh chính sách của chính phủ Mỹ. "Hoa Kỳ không thể dẫn đầu thế giới về an toàn, nếu chúng tôi không xây dựng nhà máy điện hạt nhân mới."