为什么要发展微型核反应堆?

非凡的能源 2023-10-14 02:08:02

——纳米核能公司的目标是到2030年推出集装箱大小的微型核反应堆,这是偏远地区、数据中心甚至比特币挖矿业务的理想选择。

——西屋电气和三菱重等竞争对手也在竞争中,但纳米核能公司认为自己更有优势。

——纳米核能公司正在积极解决燃料来源和美国核管理委员会法规等挑战,并成立了一家专门从事高浓铀生产的子公司。

在一次内容广泛的采访中,纳米核能公司(Nano Nuclear Energy Inc.)的领导层预测,他们将赢得这场竞赛,使一个小到可以装进海运集装箱的反应堆商业化。

“到2030年,我们非常确信我们将成为第一家销售微型核反应堆的公司,” 纳米核能公司首席执行官詹姆斯 沃克说,他是一名核物理学家,曾领导过劳斯莱斯核化工厂的发展。

微型核反应堆应该是灵活的、可移动的热源或高达20兆瓦的电力。

与大型的传统核反应堆相比,微型核反应堆简直是小巫见大巫,后者的发电量是微型核反应堆的一千倍。它们也比目前正在开发的小型模块化反应堆(SMR)要小。

与其它反应堆不同,微型反应堆可以用卡车运送到远离电网或需要紧急能源的地方。

沃克说:“微型核反应堆的目标是偏远地区的居民、采矿项目、救灾地区、充电站和数据中心。”

沃克并不是唯一一个设想在数据中心使用更多核能的人。微软最近发布了一份招聘启事,招聘帮助公司运营微型核反应堆和小型反应堆数据中心的人员。

“也许我们可以为比特币挖矿提供动力,” Nano Nuclear的创始人兼总裁Jay Jiang Yu说。他说,多家比特币公司已经联系他们,希望使用微型核反应堆为他们的能源密集型活动供电。

“考虑把它放在阿拉斯加,因为总是过热是一个问题,”他补充说。

纳米核能公司的研究人员正在开发两种微型核反应堆模型,固体堆芯电池反应堆——宙斯和奥丁,它们有一个更标准的设计,基于低压冷却剂和浓缩二氧化铀燃料。

“我们现在非常有信心,在微型核反应堆领域,我们与其他任何人几乎并驾齐驱,”沃克说。

它们的竞争对手包括核工业巨头西屋电气(Westinghouse)和日本三菱重工(Mitsubishi Heavy Industries)等。西屋电气正在研发eVinci微型核反应堆设计。

沃克告诉采访记者,微型反应堆市场不如小型反应堆市场发达。

“真正进入这个领域并取得领先要容易得多,”他说。

01 兴趣与怀疑

人们对微型核反应堆和其他先进核技术的兴趣日益浓厚,部分原因是对气候变化的担忧。虽然与核能相关的各种过程会产生温室气体——例如,开采铀作为燃料——但核裂变并不直接产生温室气体。对于承诺到2050年实现净零碳排放的政府和企业来说,核能看起来相当诱人。

然而,一些专家和活动人士认为,世界可以在不使用更多核电的情况下大幅减少油气的使用。

例如,今年6月初,美国核管理委员会(NRC)前主席格雷戈里·杰兹科(Gregory Jaczko)举行了一次简报会,会上他和其他人认为,核电成本太高,风险太大,无法帮助美国脱碳。

现在有更好的方法来生产无碳电力。我们有可再生能源。我们有地热、水电、太阳能、风能,”杰兹科在2019年的一次采访中告诉加拿大广播公司。

然而,根据沃克先生的说法,太阳能和风能可能已经达到了它们的技术极限。

“在过去的30年里,它们的效率越来越高,成本也确实下降了。在目前的情况下,你不会再看到这些技术的效率有很大的提高。”

“对于微型核反应堆——对于新技术——你总是期望新技术能提高效率。因此,在降低成本和技术成熟方面,这就是蓝天的潜力所在。”

他认为,之前用风能和太阳能为采矿作业供电的努力“没有奏效”。

“他们又回到了柴油的时代,”他说,他认为微型核反应堆可以做到这一点,同时还可以消除向偏远地区持续供应柴油的后勤负担。

伊利诺斯州州长普利兹克(J.B. Pritzker)也对先进反应堆持怀疑态度。

今年8月,他否决了一项法案,该法案将解除该州暂停建造新核电站的禁令。

他的办公室在一份关于否决的声明中表示,“法案中模糊的定义,包括对先进反应堆的过于宽泛的定义,将为大规模核反应堆的扩散打开大门,这些反应堆的建造成本太高,将导致过高的纳税人资金救助。”

然而,在今年早些时候该法案首次通过时,州长对先进的SMR技术发表了更积极的看法。他将这种平台描述为“更小,更不容易发生事故,更有可能让我们能够长时间维护它们——这是值得考虑的事情。”

沃克说,普利兹克州长办公室的否决声明“似乎混淆了两件不同的事情”。

“实际上,开发小型反应堆的原因之一是为了避免大型民用发电厂的巨额资本成本。所以说小型反应堆会促进大型民用核能,也许是对的,但本质上它是在努力作为一个独立的实体存在,以避免那些巨大的资本成本。”

02 美国核管理委员会 “适应变化”

一些核能支持者对美国核管理委员会(NRC)提出异议。

美国共和党总统候选人Vivek Ramaswamy甚至呼吁解散该委员会。

7月在新罕布什尔州的一次演讲中,他将其描述为“美国核能复兴的唯一绊脚石,阻碍因素”。

联邦政府改革核管理委员会的努力包括《先进法案》(ADVANCE Act)中的条款,该法案是7月份作为《国防授权法案》(National Defense Authorization Act)的一部分通过的核能法案。在棕地建设反应堆,以及其他旨在促进先进核技术部署的措施中,美国《先进法案》(Advance Act)要求美国核管理委员会(NRC)制定先进许可的指导方针

“我认为压力很大,而且我认为,在我看来,核管理委员会正在适应变化,”Yu先生对记者说。他补充说,该机构对Nano Nuclear一直“非常积极”。

Yu先生为拉马斯瓦米先生对核管理委员会的评论进行了辩护。。

“他想解散核管理委员会,因为他想更快地推进核技术,对吧? 这是一件好事。这意味着两党都支持核能。”

核物理学家沃克先生指出,取消核管理委员会并不是故事的结局。

“你还是需要用别的东西来代替它。你可能会遇到很多以前遇到过的问题。”

“无论你在哪里运营,核监管机构都很严格。我知道美国核管理委员会名声不好,主要是因为可能涉及的时间表和成本,这些成本实际上往往比反应堆的开发成本还要高。”沃克先生补充道。

03 对非俄燃料的需求是先进核能面临的又一挑战

ADVANCE法案还指示核管理委员会向国会报告其减少对俄罗斯燃料依赖的能力。

事实上,俄罗斯在大多数小型先进反应堆中使用的高含量低浓缩铀(HALEU)的主导地位已经推迟了泰拉能源公司的Natrium反应堆的启动。

美国能源部于2020年启动了一个低浓缩铀联盟,作为其开发国内资源的一部分。

作为该财团的创始参与者之一,Nano Nuclear大力宣传旗下一家专注于高浓铀生产的子公司——高浓铀能源燃料公司。高浓铀问题提出了一个基本问题: 即使Nano Nuclear的反应堆能在2030年投入使用,它们还能运行吗?

“你可以有一辆法拉利,但如果你没有燃料,它就跑不动了,”Yu先生说。

他补充说:“我们想要关注的一个领域是拥有我们自己的燃料供应,并确保我们积极主动,我们不会在反应堆准备就绪但没有燃料可用的情况下陷入困境。”

沃克说:“建造燃料制造设施显然不仅是为了供应我们,也是为了供应其他客户、其他小型反应堆公司和其他微型反应堆公司。”他将其描述为Nano的另一个收入来源。

03 嘲笑核聚变,仍然看跌钍

2022年底,劳伦斯利弗莫尔国家实验室在聚变反应中点火的成就引起了媒体的广泛关注。

当时,能源部长詹妮弗·格兰霍姆(Jennifer Granholm)表示,这一结果支持了拜登政府在未来十年内建成商业聚变反应堆的目标,并表示这项工作“表明这是可以做到的”。

然而,当谈到核聚变这个话题时,Yu先生和沃克先生都开始窃笑起来。

“嗯,我们笑的原因是因为我们有一些科学家在船上,他们被问了很多次这个问题,他们为此发脾气,”沃克解释说。

他补充说:“你确实会看到一些非常夸张的文章。”

他指出,去年庆祝的核聚变突破需要大量的能量输入,远远超过核反应本身产生的能量。

“如果核聚变最终成功,那对人类来说将是美妙的,我们确实拥有这种资源,作为一个核素,我们可以利用它来帮助人类。”但我们还没有到那一步,而且可能比人们愿意相信的要遥远得多。”

沃克对钍反应堆表达了一些担忧,他说Nano Nuclear的一些技术人员“非常看跌”,并强调他在钍方面缺乏重要的专业知识。

他说:“铀裂变的优势在于,它有庞大的数据库,可以用于反应堆的快速部署,而钍的所有这些数据库和运行历史都不存在,必须建立起来才能进行安全论证。”

资料来源:The Nuclear Microreactor Race Is Heating Up | OilPrice.com

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