美國核管會前主席Richard A.Meserve在由其領導編制的報告中表示,先進核能反應堆可能是實現經濟脫碳的關鍵,但經濟、技術、監管和社會障礙可能會將大規模部署推遲“幾十年”。

美國國家科學、工程和醫學院(NASEM)的一份新報告中表示,如果先進核能反應堆要在能源轉型中發揮更大的作用,就必須解決核能建設保持在預算內并按期進行的挑戰以及其他障礙。
領導研究團隊的美國核管會(NRC)前主席Richard A.Meserve表示,必須克服多項技術、監管、經濟和社會障礙,“以實現商業化和全球競爭力”。雖然“這些反應堆的開發、試驗和廣泛部署可能需要幾十年的時間,但美國應該現在就解決這些障礙。”。
報告(英文)下載地址可通過公眾號發送 “美國新型先進核能反應堆的障礙排除2023”獲取。
根據報告,先進核能技術最早可能要到2030年代才能做出有意義的貢獻,但從長遠來看,它們可以與其他能源技術競爭。創新反應堆可以提供按需發電,以補充太陽能和風能等不穩定的清潔能源。它們還可以幫助制氫、鋼鐵和水泥生產等工業部門脫碳。
一個關鍵因素是,美國公用事業公司沒有足夠的技術和工程人員來管理核能建設項目。美國能源部(DOE)表示,到2030年開發200 GW新反應堆的目標需要37.5萬名技術工人。
作者指出,美國需要建立“政府整體合作伙伴關系”,以確定支持先進反應堆快速部署所需的關鍵技能缺口,并資助培訓以彌補這些缺口。公共和私人開發商還必須“充分利用商業核設施和國家實驗室已經建立的培訓和勞動力發展基礎設施的現有努力”。
報告指出,近幾十年來,美國和歐洲的核能項目沒有按預算或計劃建設,導致土建安裝工程的成本大幅增長。
報告認為,“盡管從技術角度證明先進反應堆的可行性至關重要,但確保整個電廠(包括現場土建工程)能夠在成本和進度限制范圍內建成或許更為重要。”。報告建議美國能源部增加支持可以簡化和降低成本的技術,以擴大核能建設研發。
報告稱,一些先進反應堆供應商正在考慮采用模塊化來改善進度并降低風險,但成本效益高的現場土建工程仍面臨挑戰。報告建議業主運營商建立一個聯合體或合資企業,以更全面地培養熟練的工程人員,以提高項目建設水平。
先進反應堆開發商還應考慮與核能行業經驗豐富的工程、采購和施工(EPC)承包商建立股權合作關系,以進行現場特定項目的規劃、設計和執行。
研究人員表示,利用核能進行除發電以外其他用途的前景也必須得到解決,同時還必須提供強有力的安全和安保保證,以獲得社區的重要支持。
該機構表示,小堆開發商正在競相尋找設計,以找到DOE將選擇在2025年前建造最多10個機組的設計,每個機組的發電量在50 MW至300 MW之間。更小、更簡單的項目規模和標準化流程管理可以為項目建設創建一個“指南”。
美國能源部表示:“首個反應堆可能價格昂貴,但批量化部署預計將大幅降低成本。”。
GE Hitachi Nuclear(GEH)、田納西河流管理局、Ontario Power Generation和波蘭清潔能源技術公司Synthos Green Energy簽署了技術合作協議,以推動通用日立BWRX-300小型模塊化反應堆的全球開發。
GEH還向BWX Technologies授予了小堆反應堆壓力容器的工程合同,該壓力容器包含反應堆堆芯和相關堆內構件,是BWRX-300中最大的設備。工作包括工程分析、設計支持、制造和采購準備。BWXT Commercial Operations總裁John MacQuarrie最近表示,該公司將“成為首批承擔北美小堆部署設計合同的公司之一”。
位于加拿大Ontario省Clarington市Ontario Power Darlington核電站的BWRX-300的廠址準備工作正在進行中。TVA還正在為Tennessee州Oak Ridge附近Clinch River廠址的反應堆準備建造許可證申請,并正在關注其服務區域的其他小堆廠址。Synthos Green Energy已向波蘭核監管機構提交申請,對該設計進行評估。
陶氏和X-energy也同意建設一個四模塊Xe-100先進核能反應堆示范項目,并表示這將是位于美國墨西哥灣沿岸的陶氏工廠的第一個工業規模的核反應堆。陶氏將成為X-energy公司獲得的先進反應堆示范計劃撥款的二級參與方,該計劃是一項50/50成本分擔計劃,金額超過10億美元,旨在建設示范反應堆。
預計到2030年,該項目將為電廠提供低碳電力和蒸汽。建造許可證申請將盡快提交給NRC,并預計在年底之前完成選址。兩家公司還同意許可和共享從其發展中獲得的技術與經驗教訓。
NuScale Power首席執行官John Hopkins表示,NRC已在3月份表示開始對NuScale的第二個標準小堆設計進行技術審查,該設計相比第一個標準設計改善了經濟性,加快了商業化進程。該公司的VOYGR小堆電站是壓水反應堆,可產生77 MW電力,并可根據客戶需求進行擴展。
其他開發小型模塊化反應堆的公司包括TerraPower和Holtec International。
更小的微型反應堆也正在蓬勃發展。由美國Electric Power Research Institute(EPRI)和包括Burns&McDonnell、Sargent和Lundy在內的一組大學、能源開發商和工程師開發的名為“核能在區域能源應用”的新倡議,到2026年可能會使核能作為區域能源市場的一種選擇。
Idaho美國國家實驗室表示,使用小型或微型核反應堆為重型電動汽車充電也有“巨大”的市場潛力。
西屋電氣公司表示,將為其5 MW的eVinci微型反應堆申請聯合設計批準,以在美國和加拿大部署。這是一種可運輸的裝置,可進行聯合供電和供熱,完全由工廠建造、裝料和組裝。該公司補充說,其設計可以在不換料的情況下運行八年或更長時間。
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