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小型模塊化反應堆(SMNR)是否是核電的“救星”

2021-05-13 16:34  來源:國際能源小數據  瀏覽:  

與氫能一樣,小型模塊化核反應堆最近也重新引起人們的興趣。這在很大程度上是由政府政策推動,也有專注于技術的投資家,其中大部分來自核工業。企業家希望這項技術能獲得成功,從而為他們和他們的投資者賺的盆滿缽滿。


但是,我們認為小型模塊化反應堆不會實現制造規模經濟,建造速度不會更快,不會更便宜,不適合偏遠地區,仍然面臨非常大的安全成本,仍然昂貴和緩慢退役。事實上,小型模塊化反應堆沒有解決任何新的問題,其技術早在20世紀50年代就已經存在了,現在也沒有比當時改進太多。

首先,讓我們簡要探討一下小型模塊化核反應堆(small modular nuclear reactors ,SMNR)或中小型反應堆(small and medium reactor, SMR)的世界。最常見的縮寫詞是SMR,但其實包括了兩者。它們是核發電裝置,特別是裂變核裝置。這意味著他們使用放射性衰變的裂變材料,燃料加熱液體產生蒸汽,驅動汽輪機發電。從技術上講,它們就像一座煤炭發電廠,但其熱量來自鈾的衰變,而不是埋在地下的植物物質的燃燒。它們與傳統的核反應堆有一些不同之處。最大的區別一個是它們較小,因此名稱中有“小”和“中”,發電裝機容量從0.068兆瓦到500兆瓦不等。

盡管如此,這并不是新技術。第一座核電站是1954年投入使用的俄羅斯5兆瓦裝置,到目前已經建造了數百個小型反應堆,用于核動力容器和作為中子源。自第一臺SMR投入使用以來的70年里,各國已經設計、開發和制造了57種不同的設計和概念。

SMR的倡導者通常會提出以下的論據:

更安全

可以在規模化、集中化的生產設施中生產,因此成本更低

可以為遠程設施或社區提供清潔能源

可以部署在退役的煤炭電廠

可以建造得更快

然而,這些都不是完美的論據。

首先,傳統的核反應堆已經是安全的,主要是由于大多數運行反應堆的被動安全特性以及對管理和運行的高度重視。切爾諾貝利是個糟糕的設計,福島核電站的選址和運行決策非常糟糕。這些選址和運營決策造成的成本,如果算上所有的賬單,對整個日本經濟的成本可能在1萬億美元左右。SMR并不能幸免于糟糕的選址和糟糕的運營決策,安全問題不是核能在市場上失敗的原因,經濟問題是核能在市場上失敗的原因。

第二,為了實現規模經濟,一個制造工廠必須建造成百上千或數百萬個相同的東西,并有一個成百上千個以上的預計未來市場。這一領域充斥著18種不同類型的技術,這些類型中許多相互競爭的設計。沒有一種連貫的單一技術將主導這一領域,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需要支持。為了使這些設計中的任何一個都能看到規模經濟,幾個主要國家必須聯合起來,決定一項具體的技術,與制造商組建一個合資企業,并承諾只建造和部署這項技術。這不是一個基于市場的解決方案,也不符合這些國家的地緣政治戰略,所以行不通。沒有規模化生產,就不會有成本降低。美國的小型模塊化反應堆Nu Scale表示希望將其發電成本降低到目前風能和太陽能發電成本的兩倍,約為每兆瓦時65美元。

第三,偏遠社區和舊有發電廠廠址都存在重大安全隱患。由于核不擴散戰略目標,核技術和核燃料受到高度禁止和限制,而且濃縮的放射性物質對于恐怖分子制造臟彈是非常可取的,因此整個供應鏈、運作鏈和廢物鏈都需要大量重疊的防御圈。這些要求不會因為核反應堆更小而消失,而這些安全成本是巨大的,而且大多隱藏在各級政府的補貼中。偏遠地區仍然需要這些額外的安全成本,而且這些成本很可能會更高,因為在保護交通成本高的偏遠地區方面存在更大的挑戰。沒有規模經濟,就不可能快速部署SMR。

此外,讓核反應堆退役是一項耗資10億美元、歷時100年的冒險。這一點已經在一些國家的退役反應堆中得到了切實的證明。SMR將需要相同的持續時間和成比例的清理成本。按照如新的規模部署,計劃有12個60兆瓦的反應堆,總容量為720兆瓦。這意味著清理費用將達到7.2億美元。

那么,誰在倡導SMR?為什么?

他們為什么要這么做?因為SMR允許他們推遲政府的氣候行動,同時標榜氣候行動的外觀。另一個主要原因是可再生能源。現在,幾乎每一位認真的能源分析師都同意,可再生能源可以經濟地提供所需電網能源的80%,但仍對剩余的20%如何解決存在爭議,SMR就是可能的解決方案。

但是,那些聲稱SMR是能源生產的首要或唯一答案的人要么不知道他們在說什么,要么在故意掩飾,要么在故意拖延氣候行動。
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