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难见曙光的小型模块化核反应堆(上)

来源:嘿嘿能源heypower 作者:Barnard 发布日期:2021-05-17

    氢能最近热度很高,小型模块化核反应堆也是如此,主要原因是政策和投资驱动的。一些企业家试图通过先进技术吸引投资。

    有些人认为小型模块化反应堆有很多不足。如大规模生产的经济性差、生产周期长、不适合偏远地区、仍然面临非常大的安全成本等。这一技术没有解决任何既有问题,还故意降低了效率。20世纪50年代就已经有了该技术,现在也没有比那时更好。

    实际上,大部分人是被误导的,会引起对应对气候变化行动的敌视。

    首先,让我们简单探讨一下小型模块化核反应堆(SMNR)或中小型反应堆(SMR)。它们都是核裂变驱动的发电装置,使用放射性衰变的裂变材料来加热液体,从而产生蒸汽驱动蒸汽涡轮机来发电。从技术上讲,和燃煤发电一样,只是热量由铀的衰变提供。与传统的核反应堆的区别在于它们更小,容量从0.068兆瓦到500兆瓦不等,国际原子能协会用小型表示300兆瓦以下,中型表示700兆瓦以下。

    这并不是一项新技术,第一座核能发电站是俄罗斯的5兆瓦装置,于1954年投入使用。而后,数以百计的小型反应堆被建造出来,用于核动力船舶或作为中子源。因此,这项技术有着很好的基础,大多数被吹捧的创新在几十年前就有了。

    自第一个小型反应堆投入使用以来的七十年间,有57种不同的设计和概念被开发出来,但很少真的建造。大多数已建成的核反应堆都在正常运转,没有新的核反应堆来替代。

    俄罗斯正在考虑在偏远的北方城镇对其进行陆上部署,而西伯利亚的反应堆已经到了使用期限。印度的是正在运行的14个小型CANDU变体,大多数已经有几十年的历史。中国的也即将结束其40年的寿命。阿根廷的反应堆已经断断续续地建造了十多年,出现了停工、政治闹剧和资金问题,它可能永远也看不到曙光了。中国的HTR-PM,在过去十年中一直在建设中,这是唯一拥有前景的新技术项目,如果投入使用,它将成为第一个投入运行的第四代反应堆。

    说白了,这不是一种技术,而是许多技术的集合。几十年来,18种类型的57种变体已经被提出来,但并没有真正的主导技术。

    关于SMR的一些说法经不起推敲,倡导SMR的人通常会提出以下的一些主张。如安全性更高、规模化、集中化的制造使得成本更低、可以为边远地区提供清洁电力、可以部署在退役的燃煤电厂、建设周期短等,事实也并非如此完美。

    首先,传统的核电是安全的,核电的管理和运营高度关注安全问题。切尔诺贝利是一个糟糕的设计,福岛事故是严重的选址和运营决策错误。这些错误决策导致日本要承担一万亿美元左右的经济损失。SMR也不能避免错误的选址和错误的运营决策,但该行业已经有了一些经验教训。安全问题并不是核电在市场上失败的原因,经济性才是核电失败的原因。

    第二,为了使规模经济发挥作用,生产厂必须生产大量相同的产品,并确保有产品有市场。然而,SMR领域出现了18种不同类型的技术,彼此间又存在相互竞争。目前尚没有主导性的技术,每个从事SMR研究的国家都有自己的首选技术和自己的公司来支持。为了使SMR具备规模经济效益,几个主要国家决定联合使用单一技术,组建合资企业,并承诺只建造和部署该技术。这不是市场化解决方案,它不符合各国的地缘政治战略,因此这些设计的规模都不会超过现有印度SMR的规模。

    俄罗斯重视破冰船和登陆艇用的小型反应堆,但并不打算为其拓展全球市场,而是仅仅在俄罗斯北部部署一些。中国是唯一大力发展核电的国家,美国可能重新专注于小型压水堆,在国家层面上没有特别的意愿来推动这一工作。

    没有规模化的制造,就没有成本的降低。Nu Scale公司表示希望将其发电成本降低到只有目前风能和太阳能发电批发成本的两倍,即每兆瓦时65美元左右。

    第三,在偏远地区和燃煤发电站都有重大的安全隐患。核技术和燃料由于核不扩散条约而被高度限制,并且由于集中的放射性材料对于恐怖分子来说是非常理想的脏弹来源,整个供应、操作和废物链需要周密部署以保证安全。SMR同样面临这些问题。而且这些安全成本很高,而且大多由补贴承担。由于偏远地区运输距离长,安全成本可能会更高。

    没有规模经济,就不会有SMR的快速部署。它们需要是标准化的、便于运输的机组。现在,正在建设中的机组和Nu Scale的建设进度是近十年的中位数。Nu Scale承诺到2029年将有12台机组投入运行,但因成本上升和进度减缓而导致几个项目退出后,它获得了14亿美元的救助。

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