科貝赫核電站。(圖片：Brenton Geach)

核能重新回到南非的討論中，但它不太可能像雅各布祖馬總統(tǒng)任期內提出的有污染的核采購計劃那樣進行大規(guī)模的傳統(tǒng)電廠建設。

在上周的新聞發(fā)布會上，能源和電力部長 Kgosientsho Ramokgopa 強調，核能將成為南非能源結構的重要組成部分，并且正在開展活動以重振該國的核能能力。

他特別指的是小型模塊化反應堆(SMR)，而不是像科貝赫核電站這樣的傳統(tǒng)大型反應堆。

盡管人們擔心環(huán)境影響、高昂的初始成本、監(jiān)管障礙和公眾懷疑，但“我們已經接受了SMR代表未來的事實”，Ramokgopa 于 11 月 20 日表示。

“目前有大約 50 到 60 種不同的 SMR 技術處于不同的概念階段。我認為只有中國的技術比較先進。我們知道我們有能力，事實上，當前一代小型模塊化反應堆的起源是 PBMR [球床模塊化反應堆]。我們已經為該項目投入了超過 100 億、120 億蘭特，[然后] 出于當時解釋的原因而放棄了它。”

他當時表示：“我們認為，我們需要利用我們的技能，利用一段時間內積累的有關核技術的知識，這就是我們向內閣提出的情況。”

根據國際原子能機構(IAEA)的定義，SMR是指小型和中型反應堆。

“通常，它們被定義為功率輸出高達 700MW 的設施。對于財政資源有限、電網規(guī)模較小或尋求可擴展和靈活核設施的國家來說，SMR 是一個有吸引力的選擇，”該機構解釋道。

(來源：A Vargas/國際原子能機構)

其吸引力的關鍵在于靈活性。這種設計的模塊化特點允許根據需要添加模塊，并且與水力發(fā)電站或化石燃料發(fā)電站甚至傳統(tǒng)的水冷核電站相比，其位置依賴性要小得多。

在南非，與傳統(tǒng)核電站相比，它們因成本相對較低、部署速度更快、設計更安全而具有吸引力。

南非轉向核能

隨著拉莫克戈帕的部門對即將發(fā)布的《2024 年綜合資源計劃》(IRP 2024) 進行最后的修改，核能在南非重新受到關注。

IRP 是南非的發(fā)電戰(zhàn)略路線圖，概述了該國如何在平衡經濟、環(huán)境和社會因素的同時滿足其能源需求。核能能夠不間斷地產生無溫室氣體排放的電力，因此越來越多地被視為可再生能源發(fā)電增長的補充。

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南非擁有多項有利因素，可以證明發(fā)展新核能是可行的。核電站使用的燃料是二氧化鈾，南非是世界上鈾產量最大的國家之一。鈾天然存在于威特沃特斯蘭德的含金巖石和帕拉博瓦雜巖的含銅礦石中，而該國其他地區(qū)的鈾濃度相對較低。

值得注意的是，特別是與該國相互關聯(lián)的氣候行動和能源安全抱負相??關時，1 公斤鈾提供的能量相當于近 300 萬公斤煤。

燃煤發(fā)電是全球變暖的最大原因，而 Eskom 對這種化石燃料的過度依賴是導致南非成為世界上人均碳排放最密集的經濟體之一的主要原因，并且伴隨各種有害影響。

此外，PBMR 是一種特殊類型的 SMR，南非專家曾一度引領全球其發(fā)展。

南非于 20 世紀 90 年代末開始認真開發(fā) PBMR 技術。該概念受到德國早期設計的啟發(fā)，尤其是于利希研究中心的研究。

據國際原子能機構稱，PBMR 被 Eskom 視為安裝新發(fā)電能力的“首選方案”。與使用兩座壓水反應堆的 Koeberg 不同，PBMR 使用氦氣等“惰性氣體”將熱量從反應堆核心轉移出去，從而提高了效率和安全性。PBMR 設計還具有固有的安全機制，如果溫度過高，會自動降低反應堆功率，從而最大限度地降低過熱或熔毀的風險。

換句話說，球床模塊化反應堆是“一個鋼制壓力容器，其中裝有封裝在石墨球中的濃縮二氧化鈾燃料。該系統(tǒng)用氦氣冷卻，并通過渦輪機將熱量轉化為電能。”

這些球形燃料“卵石”被加工成直徑均勻的 60 毫米，每個含有約 9 克鈾。反應堆核心包含約 360,000 個這樣的燃料球，一次燃料裝載中的鈾總量為 2.5 公噸。燃料卵石的總質量為 210 克。

來源：PBMR

1999 年，Eskom 成立了PBMR (Pty) Ltd來推進該技術，并得到了英國核燃料公司和西屋電氣等各利益相關方的大量投資。到 2010 年，南非政府宣布將停止為 PBMR 項目提供資金，原因是缺乏可行的客戶或投資者，導致大量員工裁員，并最終停止開發(fā)工作。

結果，到 2010 年，PBMR 有限公司實際上已停止運營。該項目進入“維護和保養(yǎng)”階段，以保護其知識產權，標志著南非在先進核技術方面的雄心遭遇重大挫折。