今年秋天,Exelon公司計劃將伊利諾伊州的德累斯頓核電站退役,這座51歲的核電站是有史以來最長壽的商業核反應堆。美國另一座運行時間較長的動力反應堆,即Exelon公司九里點核電站的1號機組,于1969年投入運行,比德累斯頓的老機組投產早幾個月。現在,核監管機構、行業組織和電廠業主已經開始討論這些核電站的壽命,并提出一些核電站壽命可以長達100年。
2021年商業核電站的改革
2019年和2020年,核管會批準了佛羅里達州和賓夕法尼亞州的反應堆運行80年的許可證。此后的2021年,公用事業商業模式的改革被列入議事日程,這是前所未有的。據行業專家介紹,隨著各州政府、公用事業公司和企業制定20至30年后的減排目標,核工業正面臨著各類技術挑戰,以滿足延長壽命的需要。
許多凈零排放目標安排到“2050年甚至更久”。現實情況是,如果核電站的壽命不能超過80年,現在的一些反應堆將在2050年關閉,核工業顧問和UxC總裁Jonathan Hinze說,“相對于換新,保留現有的核電站是更好的選擇。”
例如,杜克能源公司已經承諾到2050年實現凈零排放的目標。杜克位于南卡羅來納州的奧科尼核電站,裝機容量為2500兆瓦,是杜克發電組團中最大的單體電廠,占杜克能源卡羅來納州自備電力容量的12%以上。杜克已經宣布要求NRC延長該廠60年的許可證到80年,如果獲得批準,新的許可證將在2053年到期,奧科尼的另外兩個反應堆將在2054年到期。
由于成本過高和競爭壓力,在許可證到期前新建替換的核電站根本不在考慮之列。南方公司在佐治亞州的Vogtle核電站正在建設的新機組是美國30年來第一座新建核電,但經過八年的建設,無數次的延誤和數十億美元的成本超支,目前仍未完工。
專家表示,盡管企業和政府的碳減排計劃是長期的,卻仍然對保持現有核電站運行帶來了緊迫性。
清潔空氣任務組核電創新主任Brett Rampal表示,要盡快確定現有核電站是否可以延長許可,保證在2050年代以后繼續運行。“在未來15年內,實現我們的電網的脫碳將是一個巨大的提升。現有核電占美國清潔電力的一半以上,在不考慮現有核電站的情況下建設清潔電網幾乎是不可能的”,他說。
NRC在1月份的一次會議上首次公開討論了為核電廠發放100年運行許可證的可能性。工作人員在征求意見時問,是否應該“開始考慮潛在的技術問題,制定指導性文件,以支持許可證續期,授權運行壽命至100年。”NRC發言人斯科特-伯內爾表示,工作人員仍在審查會議的反饋意見,尚未做出任何決定。
從80年到100年?
NRC一直在圍繞核反應堆部件長期老化的技術問題開展研究,這也是其審查核電站提交的延期運行申請的一部分。如果有任何核電站試圖運行100年,“我認為應該從已經續期的核電站中篩選”,這些核電站已經獲得或正在申請80年許可證,據美國主要的行業倡導組織核能研究所(NEI)的首席核官Doug True說。
四座反應堆已經獲得了NRC的批準,可以運行80年,分別來自:NextEra能源公司子公司佛羅里達電力與照明公司的Turkey Point核電站、Exelon公司位于賓夕法尼亞州的Peach Bottom核電站。而另外六座反應堆提交了延期申請,分別來自:Dominion能源公司位于弗吉尼亞州的North Anna、Surry核電站、NextEra能源公司位于威斯康星州的Point Beach核電站。
但如果NRC不允許運行超過80年,所有這些核電站將不得不在2050年代初退休。根據美國能源信息署的數據,包括奧科尼在內的這些反應堆加起來約有11.4吉瓦,占美國核電總容量的11%以上。
替代退役核電產能的另一種方式是新建反應堆,如小型模塊化反應堆、熔鹽反應堆或其他被列為“先進反應堆”的技術,這些反應堆有可能比傳統的大型核電機組更便宜、更容易建造,比如Vogtle電廠的反應堆。但是,這些先進的核反應堆目前尚未獲得設計許可,基于這些技術的“首創”核電站還需要數年時間,而完全商業化仍需時間。
未知的未知
如果NRC決定推動頒發有效期為百年的運營許可證,則必須解決高齡核電站安全運行的問題。電力研究所(EPRI)一直在研究核電站的所有部件,包括電纜、管道、混凝土等,研究其如何在長期的輻射下保證安全運轉,并告訴運營商應在何時更換部件。EPRI創新總監Heather Feldman表示,從安全角度講,運行100年與運行80年并無本質區別。事實上,EPRI在核電站老化研究中已經“消除了人為的時間限制”。Feldman將其比作汽車換機油:許多司機不是每三個月換一次機油,而是在某個參數發生變化時才會更換油,比如因為汽車行駛了一定的里程數,油的狀況已經退化。把這個例子套用到核電站的部件上,與其建議核電站的電纜按特定的時間表更換,不如說電纜可能只有在出現某些退化跡象時再進行更換。
對于一些監管機構盲目嘗試放開許可證期限,一些人持懷疑態度。艾莉森-麥克法蘭問道:“你會不會坐上一架有100年歷史的747飛機?”她曾在2012年至2014年擔任NRC主席,現在是不列顛哥倫比亞大學公共政策與全球事務學院的院長。她擔心的是“未知的未知”,監管者和運營商沒有意識到潛在的安全問題,這些問題可能會隨著核電站壽命的延長而浮出水面。例如,核電站通常有數英里長的埋地電纜和管道,由于挖掘成本高,檢查它們可能很困難。
NEI的Doug True表示,NRC正在考慮對80年以上的核電站進行重新頒發許可,因為監管機構“認識到這些核電站是穩健的,可以運行這么久。沒有理由說80年就是終點。”但業主是否會選擇持有100年的許可證仍不明確,這主要取決于經濟性,而不是安全或技術問題。
中間派智庫Third Way負責氣候和能源項目的高級副總裁Josh Freed稱,是否會延長許可證時效現在仍不明朗,但其潛在的氣候效益不容忽視。“現在猜測核反應堆壽命還為時過早”,他說,“讓我們慢慢等待,到時候我們就會發現什么可行,什么不可行。在此之前,我們不能排除任何可能性。”
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