世界各地大多數地區的能源仍然來自污染嚴重的石化發電站,西屋電氣似乎準備引領變革。
1、西屋電氣的變革

隨著全世界爭先恐后地向無碳能源轉換,西屋電氣似乎準備引領變革,尤其是他們全新的AP300小型模塊反應堆(SMR)的推出,可能成為商業裂變工業界的下一個大事件。
作為對三代壓水堆(PWR)的縮小和完全模塊化開發,AP300的設計按照與已在役核反應堆相同原理運行。
這種新型中型反應堆于2023年5月4日公開亮相,對能源行業的其他部門來說,是一個簡單而深刻的聲明——裂變反應堆不再是巨大、昂貴、社會輿論兩極分化的龐然大物。
AP300 SMR的設計因子中,既不太接近微型反應堆,也不龐大,它在更大反應堆無法推廣的范圍內具有應用潛力。
要理解為什么一些能源公司如此熱衷于建造更小的SMR,你需要從更全面的角度來看待問題。
2、大型核電站的不足
事實上,擁有巨大冷卻塔和龐大基礎設施的大型核反應堆產生了大量熱能,因此也產生了可用電力。
但大型裂變反應堆真正令人煩惱的問題往往需要與反應堆本身聯系起來。
正如我們之前在北美和歐洲看到的那樣,核能的輿論問題一直難以回避,反核活動人士不斷威脅,要將自己銬在大型反應堆施工現場外的圍欄上,這通常意味著,旨在直接為大城市供電的更雄心勃勃的反應堆很少真正建成。
政府資金不一致往往加劇了這一問題。
即使是那些剛剛起步的大型反應堆,也需要投入大量的人力、施工時間、人員和普通的舊錢才能開工。
出于所有這些原因,西屋公司將其AP1000商用PWR推出,并將每個部件擴展到更可制造比例的雄心是合乎邏輯的。
裂變反應堆硬件足夠小,可以在一個地方組裝,然后運到現場施工作業,最終節省了時間,防止小項目人員短缺,并降低了施工成本,因為不需要建造大型反應堆所需的數十億美元的現場基礎設施。
AP300 SMR的核心是,與現代制造業一樣,它接近于已經投入使用的大型AP1000的一對一復制。
在保證政府和私人投資者投資信心的關鍵因素中,西屋公司預計,在中國浙江三門核電站運行的AP1000所獲得的經驗知識,將為更方便地制造AP300 SMR帶來紅利。
3、更高的安全性
AP1000本身就是一臺了不起的機器,其工作原理是,通過在遠高于冷卻水沸點的溫度下,對泵入壓力容器反應堆堆芯的水進行加壓(可以防止這種液體變成過熱蒸汽),然后將水泵入未加壓的蒸汽室。
在蒸氣室,壓力的急劇變化迫使蒸汽通過一系列冷卻回路,通過渦輪機房輸送,在渦輪機房,熱能轉化為電能。
在所有使用PWR技術的反應堆中,這一基本工作原理幾乎是通用的。
從AP1000到AP300 SMR,通過擴展設計,達到了精細化、安全性和熱能輸出的水平,并在21世紀20年代初達到了一些可能的最高標準。
西屋公司只需要兩個冷卻回路,而不是標準的三到四個,安全閥、管道和建筑空間更少,毫無疑問,與其他形式的壓水堆相比,西屋公司更容易將AP1000縮減為模塊化設計。
當然,AP300 SMR由于其較小的尺寸,肯定會比AP1000更簡單。
由于只需要一個冷卻回路,該反應堆預計將產生900 MW的熱能和300 MW的可用電力。
與更大的AP1000產生的1117 MWe相比,很明顯,其自身和AP300之間的可擴展性程度相當大。
當安排在大城市能源網的戰略點時,依賴小型燃煤發電廠的城市甚至有可能通過用AP300 SMR取代煤電,甚至完全淘汰它們。
當然,一個大城市周圍的SMR可能會讓一些人晚上難以入睡。但不要害怕,西屋公司考慮到了這些人。
在許多方面,西屋AP級反應堆與切爾諾貝利核電站的RBMK完全不同。憑借其被動緩解反應堆內異常并在無需操作員輸入的情況下啟動安全停堆的能力,西屋工程師可以在沒有任何人員留在現場的情況下遠程解決問題,時間長達72小時。
西屋公司甚至將AP1000設計為在交流電源損失100%的情況下,在完全停電的情況下能夠遠程停機。
簡言之,操作員的錯誤幾乎不可能使AP級反應堆達到危險的超臨界狀態,就像1986年在烏克蘭發生的那樣。
保存以防出現無法預測的軟件故障;AP300 SMR沒有理由不能一次完美地運行幾十年。根據國際原子能機構的數據,商業裂變反應堆的平均運行時間在20到40年之間。
西屋公司的目標是在大約70到80年的時間里,將這一數字翻一番,跨越AP1000和AP300。燃煤發電站能持續這么長時間是罕見的。
目前,西屋公司預計其新型中型核反應堆最早將于2027年在美國、英國和中國獲得認證。
不久之后,該公司將開始接受政府和私營投資集團的報價,在2020年代結束之前或之后的某個時候為第一個運行中的AP300反應堆的建設提供資金。
憑借AP1000、AP300和eVinci微型反應堆,美國賓夕法尼亞州的西屋電氣團隊已經成功地運行了從小型到大型的整個核領域設計建設。
為全球城市提供動力的大型、小型核反應堆可能會讓那些看了太多關于核熔毀的電影的人有點不安。
隨著全球對清潔能源的需求激增,人們對能源來源不再那么挑剔的時候很快就會到來。
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