美国智库:现在是展示真正先进反应堆的时候了

美国智库:现在是展示真正先进反应堆的时候了

8月25日,美国著名的“中-左”智库“第三条道路”两位“气候与能源”专家联合发文说,美国“是示范真正先进反应堆的时候了!”[1]

2019年12月20日,美国国会资助能源部创建了先进堆示范规划(ARDP)。2020年8月19日标志着该项目申请期的结束。该项目将与开发商分摊成本,提供技术援助,并在联邦设施的场址上进行建设。[2]这个规划为建立商业可行的先进堆技术提供了重要机会,以帮助解决气候危机。越来越多的人认为,到2035年,美国应该让电力行业实现净零碳污染。为了确保选定的两种ARDP设计能够成为无碳发电的工具,我们认为能源部选择开发两种先进堆设计至关重要。这两种设计在成本上有竞争力,对公用事业有吸引力,并且能够灵活地集成到可再生能源占比高的电网中。基于这些原因,能源部至少应选择一个先进的、非轻水冷却的反应堆进行示范。

在过去几年中,轻水冷却的小型模块化反应堆(SMR)获得了近7.5亿美元的联邦资金,以证明它们可以作为“桥梁”技术,但我们等待的却是非轻水冷却的先进堆设计的发展。这些SMR技术已取得实质性的进展,全球市场的兴趣继续扩大。评估2020年的核形势,很明显,先进核设计的发展速度比预期快得多。虽然到目前为止,政府在SMR上的投资是合理的,但现在很清楚,联邦政府在核示范项目上的额外投资应包括更广泛的先进核能设计

自2010年以来,《第三条道路》(Third Way)[3]一直支持先进核能的开发和部署,作为一种有助于防止气候变化最有害影响的技术。如果我们想在本世纪中叶达到零排放,就需要在未来十年实现大幅度减排。

联合国政府间气候变化专门委员会、美国国家气候评估机构、国际能源机构和忧思科学家联盟的主要气候研究告诉我们,需要各种低碳技术在有意义的时间框架内减少全球排放。仅仅依靠一项技术或者一组技术,到2050年使碳排放量达到净零,实在是太冒险了。

Third Way和其他大多数组织一样,一直认为,从目前使用的大型轻水堆直接过渡到使用完全不同冷却剂(如液态金属或高温气体)的更小、更先进的反应堆,是个困难的飞跃。有许多与先进堆取照相关的、未解决的问题,其中许多都在全新的、大量发电应用之外,比如工艺供热、边远地区的微电网发电、给海水淡化、制氢和其他工艺提供清洁能源,在创建低碳经济方面至关重要。我们认为,小型模块化轻水堆是可以弥补这个“间隙”的技术。我们特别希望监管机构更容易评估、公用事业公司更容易部署和运行这种反应堆,同时解决目前运行的大型核电站在成本、安全和按比例缩放方面的挑战。

经过多年的发展,SMR的支持者设想的这项技术比传统轻水堆更灵活、经济上更具竞争力、而且是更安全的清洁能源生产资源。SMR的设计者努力加入新颖的安全特性,比如“非能动”冷却,可使小型轻水堆比传统轻水堆“内在地”更安全。虽然SMR的装机容量可达300 MW,比传统的、1000 MW的轻水堆要小,但许多人希望SMR机组能降低成本和减少部署的障碍。

过去十年里,国会拨款超过7亿美元,帮助颁发许可证,开发SMR设计。最近的报告显示,美国能源部名义上批准了14亿美元的追加投资,支持犹他州联合市政电力系统(UAMPS)的首个商用SMR项目。

尽管有纳税人的大力支持,SMR似乎仍面临传统大型轻水堆发展面对的某些挑战。它们遇到了计划安排的延误和成本增加。但这在新型、复杂的新技术中,不足为奇,而且也缩小了SMR与更先进设计之间的差距。这意味着,将联邦政府的大部分资金花在更小、更现代化的轻水堆技术上已不再有意义。

这并不是说联邦政府在SMR上的投资毫无根据。新型轻水堆技术有真正的市场需求。但更紧迫的是,让具有成本竞争力的核技术进入市场,尤其是那些能与可再生能源占比高的电网融为一体、2030年可达到商用的核技术。先进堆示范计划(ARDP)使美国核生态系统多样化,以便先进核工业的未来依赖一项技术。因此,我们认为,ARDP的两个示范项目中,一个应是公用事业公司规模的非轻水冷却的反应堆,能给电网带来大量的无碳能源。

我们也支持微堆,它可以在偏远村庄和社区等没有接入大电网的特定领域发挥关键作用,也可为工业过程供热。虽然ARDP的最高奖项只支持两个反应堆示范项目,这个规划还包括第二条“通道”,将支持多达五个另外的设计,“解决技术、运营和监管方面的挑战,为未来的示范机会做好准备”。我们相信这条通道最适合微堆概念,应该保留它和其他真正先进的非轻水堆设计。虽然小型轻水堆设计,解决了目前运行的大型核电机组在成本、安全和小型化方面的某些挑战,但没有体现ARDP第二条通道所具备的开拓型技术的特征。

我们没有太多的时间把它做“完美”。

许多国家、公用事业公司和制造商都计划在本世纪中叶或之前实现净零排放;在公用事业领域,2050年只有一个投资周期。天然气发电机的平均寿期是22年,而为水泥和钢铁等行业提供电力的机组,在适当的维护下,可以运行20-50年。这意味着净零技术需要在本世纪30年代中期完全商业化,而且得到支持其部署的政策的支持。ARDP将选择两种最有可能在2030年前商业化的技术,正好在各国和公用事业公司进行新投资以满足其长期能源需求的“窗口期”。美国先进核工业的未来,可能取决于选择参与ARDP的技术

国会在2020财政年度为ARDP拨款2.3亿美元,做了两党支持的强有力声明。众议院2021财政年度拨款法案继续为这些活动提供另外的2.4亿美元的支助。但国会必须立法编纂ARDP计划,并承诺提供完成其使命所需的资金。

ARDP应只是个开始。现在是大胆行动的时候了。我们必须使清洁能源技术的渠道多样化,以便在未来10年为社区提供负担得起的无碳资源,满足他们不同的能源需求。通过建设、学习,然后再建设来创新。为此,需要支持清洁能源创新的持续循环,以示范和部署各种反应堆设计,确保美国在遥远的未来仍是个具有竞争力的能源创新者。[ 编译:镜清]

资料与注释

1. Jackie Kempfer & Josh Freed,It’s Time to Demonstrate Truly Advanced Reactors,Third Way,August 25,2020

2. USDOE,U.S. Department of Energy Launches $230 Million Advanced Reactor Demonstration Program,MAY 14, 2020

3. Third Way,第三条道路,非营利组织,拥护现代中左翼思想的国家智库。曾被誉为“公共政策领域最佳新思想来源”(《华盛顿邮报》)、“智库的未来”(路透社)和“北美年度智库”(《展望》杂志)。总部:1025 Connecticut Ave. NW, Suite 400 Washington, DC 20036。

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