新技术呼之欲出 先进核能比传统核能更具有竞争力?

发布时间:2018-08-02 09:14浏览次数:


随着清洁能源的呼声越来越高,核能再次成为人们的关注点。然而放射性废料、核扩散和高运营成本等众所周知的核能问题,让传统核能竞争力逐渐下降,新技术呼之欲出,究竟能否改变这种现状?

1美国投资人的新选择——先进核反应堆

早在2009年,纽约投资经理西蒙·爱尔兰就认为,全球各国需要建设数量惊人的清洁能源项目,从而取代化石燃料的能源基础设施,只有这样才能为那些快速发展的国家不断增长的需求提供足够的能源。

同时他意识到,依赖风力和太阳能发电的可再生能源要达到这一目标过于困难。而且,核电作为唯一可以填补空白的现有清洁能源形式,实在是太昂贵了。

但是,在2011年的一次会议上,他遇到了一位工程师,后者设计了一种采用新型技术的先进核反应堆。爱尔兰认为,如果这一计划成功,它不仅可以解核能老化的问题,还可以为全世界弃用化石燃料提供一条现实途径。

关键问题在于,“先进核反应堆能否做得比60年前商业化的传统反应堆做得更好?”

爱尔兰回忆道, “答案是,‘绝对会’。”

爱尔兰非常确信先进核反应堆是一项伟大的投资,他把他的整个职业生涯都押在了上面。近十年后,爱尔兰成为了总部位于纽约市的Terrestrial Energy公司的首席执行官。

2传统核能造价昂贵 美国核初创企业觉醒

当然,在这个行业,Terrestrial Energy公司远非孤军奋战。为了解决众所周知的核能问题——放射性废料、熔毁、核扩散和高运营成本,美国全国各地涌现了数十家核初创企业。

这个行业有很多奇思妙想。有的反应堆可以使用核废料。有些反应堆旨在破坏可以制成武器的同位素。有些小型反应堆可以在工厂里进行低成本建造。 

2015年,中间派智库“第三条道路”(Third Way)开始绘制全美所有先进核项目的地图,追踪那些致力于为低碳能源提供更安全、更廉价、更清洁核能的初创企业和公共部门项目。第一张地图上有48个点,现在有75个点,就像糖果色的斑点一样在地图上蔓延开来。

为什么这一切都发生在现在?毕竟,自冷战开始以来,科学家们一直在研究这些替代类型的反应堆,但它们从未流行起来。先进反应堆的实验历史也充满了各种各样的失败。

但基本层面已经发生了变化:以前,由于传统反应堆是有利可图的,因此核公司没有必要通过联邦监管程序的层层审批获得新设计,在此过程中还要花掉数十亿美元。那不再是现实了。

爱尔兰说:“半个世纪以来,现在的核电运营商首次陷入财务困境。 

最近,美国对传统水冷反应堆的赌注以非常昂贵的方式开始慢慢恶化。2012年,南卡罗莱纳电力天然气公司(South Carolina Electric & Gas)获准建造两座大型常规反应堆,发电量为2200兆瓦,足以为180万户家庭供电,并承诺将在2018年的某个时候投入使用。当电力用户看到他们的账单上涨了18%来支付建设费用时,这一工程很快就遭到了推迟。去年,在向该项目投入90亿美元后,该公司最终放弃了这一项目。

美国麻省理工学院先进核能系统低碳能源中心的联合主席约翰·帕森斯(John Parsons)表示,美国最近建造的核电项目是一场灾难,主要原因是现场施工过程中开支陡增。

类似的情况也在国外不断上演。在芬兰,Olkiluoto发电厂的新反应堆建设比原计划晚了8年,超出预算65亿美元。

3先进核能可以更安全的降低成本

传统反应堆主要通过流经的水以防止过热,但如果有什么东西停止水的流动——就像福岛的地震和海啸——水就会沸腾,也就没有任何东西可以阻止反应堆的熔毁,而新反应堆也可以通过更安全的方式来降低成本。

Oklo是一家硅谷初创公司,其反应堆设计基于不易发生熔毁的原型。 “当工程师关闭所有冷却系统时,它会自行冷却,然后重新启动并在当天晚些时候正常运行,”Oklo联合创始人卡洛琳·科克伦(Caroline Cochrane)说。如果这些更安全的反应堆不需要备用冷却系统和混凝土密封罩,那么公司就可以用更少的钱来建造核电站。

在取得成功之前,技术往往会经历很长一段时间的失败。工程可能需要几十年才能赶上想法。帕森斯说,其他人过去曾尝试过各种先进核能的想法。 “但科学已经在向前发展,”他说,“你有比几十年前更好的材料。这让这些事情变得可行。”

非营利机构“能源创新改革项目”(Energy Innovation Reform Project)最近的一项研究估计,最新一批核电初创企业每兆瓦的发电成本在36美元至90美元之间。这使其与任何使用天然气(运行价格在42美元至78美元之间)的发电厂相比都具有竞争力,并将提供一种替代化石燃料的可行方案。

在最好的情况下,核电甚至可能更便宜。但像核能初创企业这些类似的研究可以通过创新设计来削减建设成本,但无法预见革命性的进步。

巨大的障碍仍然阻碍着核能复兴。在一家公司开始建设之前,测试原型和获得联邦监管机构的批准需要数年时间。《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)本月早些时候发表的一项研究显示,“为了让先进的核技术在未来几十年的深度脱碳过程中发挥作用,”美国将需要彻底改革核技术的推广方式。

专家指出,为了给先进的核反应堆提供一个公平竞争的机会,许多方法都是一致的:让监管更有利于创新,而不是偏爱传统的反应堆。鼓励公用事业公司购买低碳能源。还有提供更多的资金。

加州大学伯克利分校研究清洁能源的丹·卡门(Dan Kammen)说,尽管如此,先进的核项目很可能需要长达30年的时间才能通过监管审查,解决在漫长过程中出现的各种意外问题,并证明它们有市场竞争力。

核能的创新性使得年轻人兴奋不已,他们将核能视为摆脱化石燃料的一种方式。大学生正在被于核工程专业所吸引。其中一些学生正将创办自己的先进核公司。“他们是真正具有理想主义的年轻人,他们试图通过做一些非常重要但并不受欢迎的事来拯救地球。“舒马赫说。

这是在Terrestrial Energy公司奋斗的爱尔兰所熟知的感觉。“关于核问题的看法是如此消极,”他说,“最大的胜利就是说服忙碌的人们能够认真倾听。”

 (来源:中国核网)