迷你核电站,更小更强更安全

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1.5兆瓦微反應堆Aurora看起来像是阿尔卑斯山中的A型木屋(效果图)

  过去的20年里,核电的未来一直“藏在”俄勒冈州立大学校园内一个实验室中。该原型反应堆,由位于美国俄勒冈州的能源初创公司NuScale Power运营。某种程度上,曾饱受冲突困扰、历经政治磨难的核电站,在这里开始了传奇新篇章。
  NuScale Power的反应堆不需要大型冷却塔或广大的缓冲区域。它可以在工厂中建造,然后运送到任何地方。大量模拟试验表明,它可以处理任何紧急情况而不会崩溃。原因之一是,与现有反应堆相比,它几乎不使用任何核燃料,尺寸也小得多。
  这对陷入气候危机的地球来说,是个好消息。

“乐高”反应堆


  某些环保主义者对核能不满,但能源专家和政策制定者一致认为,核裂变将成为“使全球电力脱碳”必不可少的一部分。
  在美国,核电发电量约占所有清洁电力的2/3,但现有的反应堆正迅速接近其监管寿命的尽头;只有两座新的反应堆正在建设当中,它们的花费比预算高出数十亿美元,建设进度比原定计划落后了好几年。
  不少专家预测,现在是小型模块化反应堆—迷你核电站的时代了。迷你核电站由多个反应堆组合为一个单元。想要增加能量,仅需安装几个模块。想要为一个庞大的城市提供能源,再多装几个就行。
  这些反应堆很小,可以批量生产,并以模块的形式运到任何地方。一个城市想造一个核电站,将像拼起乐高玩具那么容易。最重要的是,小型模块化反应堆可以利用的冷却和安全机制,保证它们不会成为下一个“切尔诺贝利”。

  一个城市想造一个核电站,将像拼起乐高玩具那么容易。

  NuScale Power使用的是轻水反应堆,这是迄今为止商业核电站中最常见的反应堆类型。不过,这也是它们唯一的相似之处了。NuScale Power反应堆高65英尺,直径9英尺,被装在一个稍大的安全壳中。反应堆尺寸约为两辆首尾相接的校车大小,大型常规反应堆的安全壳里可以塞进约100个NuScale Power反应堆。这种小型反应堆可以产生60兆瓦的能源,大约是目前美国运行的最小反应堆的1/10。
  NuScale Power的联合创始人兼首席技术官何塞·雷耶斯说,反应堆变得更小,大有好处。它们更安全,部分原因是小到可以安置在地下水池中,如果反应堆泄漏,热量会缓慢扩散到池中。这也意味着,反应堆可以建造在更需要动力的地方,而无需像常规核电站那样,必须加上10英里的安全缓冲区。
  自2016年以来,核监管委员会一直在审查NuScale Power的设计;如果委员会给予支持,该公司就可以开始建造第一个商业迷你反应堆。审核过程很残酷,NuScale Power提交了1.2万页的技术申请,审核时间至少要一年。目前,该公司已经获得了在爱达荷州国家实验室里,建造其第一座拥有12个反应堆模块的核电站的许可,最早于2026年开始为西部各州的社区供电。
NuScale小型模块化反应堆

小之又小


  小型模块化反应堆,可能会是最早在美国电网中使用的小型核电站,但它们并不是最后的“目标”。能源部对微型反应堆也很感兴趣,微型反应堆是一种“即插即用”的核电站,通常发电量不到50兆瓦。
  小型模块化反应堆,更适合于工业生产和其他大功率负载产业,而微型反应堆则是满足较小需求的理想选择,例如为偏远的军事基地供电,或为孤立的阿拉斯加社区提供照明。将来,它们也可以用作城市中无碳能源的“永恒”来源。
  微型反应堆吸引了不少核能公司。于2019年12月初,核能初创公司Oklo推出了其1.5兆瓦微反应堆Aurora,并宣布已获得能源部的许可,可在爱达荷州国家实验室建造其第一台核反应堆。
  Oklo创始人兼首席执行官雅各布·德怀特认为,Aurora看起来更像是阿尔卑斯山中的A型木屋,而不是核反应堆。他设想了微型反应堆无缝融入城市景观的未来。
  不过,Oklo在获得监管批准的道路上面临重大障碍。Aurora是一种液态金属冷却快速反应堆,这种设计几乎只用于潜艇中。“坦率地说,监管规章是为大型反应堆建立的。”德怀特说。
  尽管核监管委员会正在研究小型反应堆如何适用于现有的核法规,但其他能源政策制定者正在抓住每一个机会来宣传该技术。2019年早些时候,美国和欧洲的领导人举行了有关小型模块化反应堆的首次高级别国际讨论;加拿大的省级政府最近举行了会议,以推广小型反应堆。当里克·佩里2019年12月卸任美国能源部长时,他对小型模块化反应堆大加支持。
  马里兰大学公共政策教授史蒂夫·费特尔说,小型反应堆仍需要证明它们具有成本方面的竞争力。随着风能和太阳能等可再生能源价格的快速下跌,以及可用天然气的充裕,更小巧的反应堆可能永远找不到自己的获利点。
  费特尔补充说:“但我认为这值得探索,因为它们是无碳电力的集中形式,而我们的选择并不多。”
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