Съдържание:

Малките модулни ядрени реактори са предимно лоша политика
Малките модулни ядрени реактори са предимно лоша политика
Видео: Малките модулни ядрени реактори са предимно лоша политика
Видео: План генератора Fusion Fallout 76 [Руководство | Немецкий, много субтитров] Ремонт электростанции 2023, Февруари
Anonim

Подобно на водорода, напоследък малките модулни ядрени реактори наблюдават възраждане на интерес. Голяма част от това се ръководи от държавни политики и инвестиции, фокусирани върху технологията. Голяма част от нея идва от ядрената индустрия. И неизбежно, някои идват от предприемачи, които се опитват да изградят технология, която се надяват да се издигне по основен начин, правейки тях и техните инвеститори много пари.

Малките модулни реактори няма да постигнат икономии от производствения мащаб, няма да бъдат по-бързи за конструиране, да се откажат от ефективността на вертикалното мащабиране, да не бъдат по-евтини, да не са подходящи за отдалечени или депонирани въглища, въпреки това са изправени пред много големи разходи за сигурност, все още ще бъде скъпо и бавно за извеждане от експлоатация и все още ще изисква ограничение на застраховката за отговорност. Те не решават нито един от проблемите, за които се претендират, докато умишлено избират да бъдат по-малко ефективни, отколкото биха могли да бъдат. Те съществуват от 50-те години на миналия век и сега не са по-добри от тогава.

По-голямата част от вниманието и финансирането в най-добрия случай са заблудени и в най-лошия случай активно враждебни към действията по климата

Първо, нека да изследваме накратко света на малките модулни ядрени реактори (SMNR) или малки и средни реактори (SMR). Най-често срещаният акроним е SMR, но ще видите и двете.

Както пише на кутията, те са устройства за ядрено производство, по-специално ядрено делене. Това означава, че те използват радиоактивно разпадащи се делящи се материали, горива, за нагряване на течност, която създава пара, която задвижва парните турбини за генериране на електричество. Технически те са като въглищна инсталация, но с топлината, осигурена от разпадането на урана, вместо изгарянето на отдавна заровени растителни вещества.

Има няколко разлики между тях и традиционните реактори за ядрено производство. Най-голямото е, че те са по-малки, оттук и „малките“и „средните“в имената. Те варират от 0,068 MW до 500 MW в капацитет, като Международната асоциация за атомна енергия използва малки за до 300 MW и средни за до 700 MW.

Въпреки шума, това не е нова технология. Първата електроцентрала е руско устройство с мощност 5 MW, пуснато в експлоатация през 1954 г. Изградени са стотици малки реактори за ядрени кораби и като неутронни източници. Това е добре утъпкана земя. Повечето рекламирани нововъведения бяха разгледани първоначално преди десетилетия.

Таблица на SMNR по статус
Таблица на SMNR по статус

Таблица на типовете SMNR по статус по автор с данни от Световната ядрена асоциация

През седемте десетилетия от пускането в експлоатация на първия SMR са проектирани, разработени и рядко изградени 57 различни дизайна и концепциите. Повечето от построените правят това, което правят ядрените реактори, остарявайки, без да се изграждат нови, които да ги заменят.

Таблица на експлоатационните и строителните SMR
Таблица на експлоатационните и строителните SMR

Таблица на експлоатационните и строителните SMRs по автор с данни от Световната ядрена асоциация

Руските модели са електроцентрали за ледоразбивачи на далечен север, които се разглеждат за разполагане на сушата в отдалечени северни градове, а сибирската в края на живота си. Индийските са в експлоатация 14 малки варианта на CANDU, които са на възраст преди десетилетия. Китайският също е към края на 40-годишния си живот.

Аржентинският модел се изгражда и изключва повече от десетилетие със спиране на работата, политически трибуни и парични проблеми. Може никога да не види бял свят.

Китайският HTR-PM, в процес на изграждане през последното десетилетие, е единственият с отдалечено нова технология. Ако бъде пуснат в експлоатация, се очаква да бъде първият реактор от IV поколение в експлоатация.

Таблица на типовете SMR технологии
Таблица на типовете SMR технологии

Типове технологии на SMNR, таблица по автор с данни от Световната ядрена асоциация

И за да бъде ясно, това не е технология, а много технологии. През десетилетията са представени 57 варианта от 18 типа. Нито един от типовете не може да се счита за доминиращ.

Исковете за SMR не издържат на контрол

Адвокатите за SMR обикновено правят някои подгрупи от следните твърдения:

Те са по-безопасни

  • Те могат да бъдат произведени в централизирани производствени съоръжения, така че да бъдат по-евтини
  • Те могат да осигурят чиста енергия за отдалечени съоръжения или общности
  • Те могат да бъдат разположени на изведени от експлоатация обекти за производство на въглища
  • Те могат да бъдат изградени по-бързо

Нищо от това всъщност не е добър аргумент.

Първо, традиционната ядрена енергия вече е безопасна, предимно поради характеристиките на пасивната безопасност в повечето експлоатационни реактори и много внимание на управлението и операциите. Чернобил беше лош дизайн. Фукушима имаше дълбоко лоши места и оперативни решения. Тези решения за местоположение и оперативни решения доведоха до разходи, които вероятно ще бъдат около трилион щатски долара за цялата японска икономика, когато всички сметки бъдат преброени. SMR не са имунизирани срещу лошо разположение и лоши оперативни решения, но има някои уроци, научени от индустрията.

Загрижеността за безопасността не е защо ядрената енергия се проваля на пазара, а икономиката е причината ядрената недостатъчност да се проваля на пазара.

Второ, по ред за да се постигне икономия от мащаба, производственото съоръжение трябва да изгради стотици или хиляди или милиони на едно и също нещо и имаме предвиден бъдещ пазар за още стотици или хиляди. Полето е осеяно с 18 различни вида технологии и много конкурентни дизайни в рамките на тези видове. Няма кохерентна единична технология, която да доминира в тази област. Всяка страна, ангажирана с изследванията на SMR, има свои собствени предпочитани технологии и свои собствени компании за подкрепа.

За да може някой от тези проекти да види икономии от мащаба, няколко големи държави ще трябва да се обединят, да вземат решение за една конкретна технология, да сформират съвместно предприятие с производителя и да се ангажират да изграждат и внедряват само тази технология. Това не е пазарно решение, не е съобразено с геополитическите стратегии на страните и затова нито един от тези проекти няма да надхвърли може би 14-те единици от стария индийски дизайн, извлечен от CANDU.

Русия е сериозна по отношение на ледоразбивача и кацането на малки реактори, но Русия няма да оформи глобален пазар за тях. Те може да изградят няколко в далечни северни общности, с предвидими опасения. Китай е единствената страна, която прави значително разширяване на ядреното производство и вече се затваря в двуцифрени технологични варианти, състояние на отказ. САЩ биха могли да се фокусират отново върху малките PWR, но на федерално ниво няма особена политическа воля, която да настоява за това.

Без мащабно производство, без намаляване на разходите. Изразената надежда на Nu Scale е да намали разходите си за производство само до два пъти по-големи от настоящите разходи на едро за производство на вятър и слънчева енергия, около $ 65 за MWh.

Трето, както отдалечените общности, така и заводите за добив на въглища имат големи излагания на сигурност. Тъй като ядрените технологии и горивата са силно забранени и ограничени поради стратегическите цели за неразпространение на ядреното оръжие и тъй като концентрираният радиоактивен материал е изключително желателен за терористите за мръсни бомби, цялата верига за доставка, експлоатация и отпадъци изисква значителни припокриващи се кръгове на отбраната.

Тези изисквания не изчезват, тъй като ядрените реактори са по-малки.

Разпределяне на всички разходи за сигурност на реактор
Разпределяне на всички разходи за сигурност на реактор

Разпределение на реактор на всички разходи за сигурност за американския флот. Таблица от автора, публикувана през 2021 г.

И тези разходи за сигурност са големи и най-вече скрити във федералните, щатските и общинските субсидии. Отдалечените райони все още изискват тези допълнителни разходи за сигурност и те вероятно ще бъдат по-високи просто поради допълнителните предизвикателства при осигуряването на отдалечени райони с високи транспортни разходи. Обектите за производство на въглища в Браунфийлд не стават по-икономически жизнеспособни с огромни подобрения на сигурността и недоказани технологии.

Без икономии от мащаба няма да има бързо внедряване на SMR. Те трябва да бъдат стандартизирани, изпращаеми единици. В момента блоковете в процес на изграждане и Nu Scale са на път за медиана от десетилетие за строителство. Nu Scale обещава 12 блока в експлоатация до 2029 г., но спасението от 1,4 млрд. Долара, което получи, след като няколко общини се оттеглиха от нарастващите разходи и графикът не предполага, че това е реалистично.

Има ли други проблеми със SMR?

Да, да, има три от тях.

Първо, те не се възползват от вертикалното мащабиране. Както беше обсъдено, е малко вероятно те да постигнат икономии от мащаба на производството поради големия брой конкуриращи се технологии и липсата на какъвто и да е стратегически императив за разрешаване на този въпрос. Но в допълнение към това предизвикателство за хоризонтално мащабиране, те също не се мащабират вертикално. Теплогенериращите агрегати стават по-ефективни, тъй като стават по-големи, до определен момент. Ето защо по-голямата част от производството на въглища и ядрена енергия е по-близо до GW от капацитета, а не една трета от това. Има технически причини за това, но голяма част от тях са свързани с оптималния диаметър на тръбите за най-ефективен пренос на течност и пара в сравнение с материалите, необходими за тях. Тръбите с по-голям диаметър придвижват много повече течност без почти толкова материал. SMRs се отказват от тази ефективност от вертикален мащаб. Забавно е, че Terrapower на Gates проектира реактор с капацитет 1 200 MW, така че изглежда са получили бележка за вертикално мащабиране. Разбира се, това просто ги връща към същия проблем с разходите като нормалните реактори.

Второ, извеждането от експлоатация на ядрен реактор е 100-годишно начинание за милиард долара. Това е показано емпирично от реактори в процес на извеждане от експлоатация в няколко държави. САЩ задържат сметки за приблизително една трета от тези разходи, така че данъкоплатецът ще бъде нащрек за останалите, около 70 милиарда долара. SMR ще изискват еднаква продължителност и пропорционални разходи за почистване. При разполагането на Nu Scale се предвижда да има 12 реактора с мощност 60 MW за общо 720 MW капацитет. Това предполага от порядъка на 720 милиона долара за почистване. Макар да съм сигурен, че защитниците на SMR очакват реакторите да бъдат върнати на централизирана площадка за преработка за извеждане от експлоатация, никоя държава в света не е успяла да изгради централизирано хранилище за ядрени отпадъци, така че тази предпоставка е малко вероятна.

Трето, нито един ядрен реактор не е въведен в експлоатация само с частна застраховка. Всяка държава с флот за ядрено производство е приела законодателство, което ограничава частната отговорност на някакво ниво и поставя всяка отговорност над това ниво на плещите на данъкоплатците. В момента в САЩ това са 13 милиарда долара. Звучи като голям брой и е, но както беше посочено по-рано, общата отговорност на Фукушима е в диапазона от трилиони щатски долара. Броят на страните, желаещи да се запишат за тази отговорност, намалява в световен мащаб, а не нараства.

И така, кой се застъпва за SMR и защо?

Понастоящем виждаме целеви средства на SMR както в канадския, така и в американския федерален бюджет, 150 милиона долара в Канада и 10 пъти повече в САЩ, най-вече за научноизследователска и развойна дейност, с изключение на над милиард от NuScale, за да изгради на теория нещо. В Канада четири провинции - Алберта, Онтарио, Ню Брънзуик и Саскачеван - обединиха сили в консорциум SMR. Terrapower на Бил Гейтс получи още 80 милиона долара, както и X-Energy от американския DOE.

Условията на повреда на малките модулни реактори са очевидни. Липсата на значителен пазар е очевидна. Липсата на способност да се създаде ясен победител е очевидна. Разходите за сигурност са очевидни. Липсата на вертикално мащабиране до топлинна ефективност е очевидна. Рисковете за сигурността и свързаните с тях разходи са очевидни. Последиците от ограничението на застрахователната отговорност са очевидни. И така, защо всички тези пари и енергия се хвърлят върху SMR? Има две основни причини и само една от тях е изобщо устойчива.

Нека започнем с най-лошия. Канадските провинции, които са фокусирани върху SMR, твърдят, че правят това като основна част от своите решения за климатичните промени. Всички те са консервативни правителства. Само една от тези провинции разполага с ядрен флот, въпреки че Ню Брънзуик има един стар, скъп реактор, който трябва да се пенсионира, както и опит за хвърляне на пари за лоши енергийни идеи, като водородните вечни машини на Joi Scientific. Една от провинциите, Онтарио, беше активно враждебна към възобновяемите енергийни източници, като настоящата администрация съкрати 758 договора за възобновяеми енергийни източници и утвърди липсата на средства като много ранен акт след изборите.

И така, защо правят това? Защото позволява им да отложат правителствения климат действие, като същевременно придава вид на действие на климата. Те могат да се примирят с най-малко интелигентните и мъдри поддръжници, като твърдят, че възобновяемите енергийни източници не са подходящи за целта, като същевременно не предприемат нищо по отношение на истинския проблем, тъй като SMR все още не съществуват в модерна, разгръщаща се, работеща форма.

Другата основна причина се връща и към възобновяемите източници. Преди 15 години беше спорна позиция да се твърди, че възобновяемите енергийни източници са твърде скъпи, ще доведат до проблеми с надеждността на мрежата и че е необходимо ядрено енергия в големи количества. Това е опровергано и от 15-годишни неуспехи на ядрените внедрявания, но по-важното е сриващите се разходи и доказаната надеждност на мрежата с възобновяема енергия. Сега почти всеки сериозен анализатор е съгласен, че възобновяемите енергийни източници могат икономически да доставят 80% от необходимата енергийна мрежа, но все още има дебат от надеждни анализатори за останалите 20%.

Марк З. Джейкъбсън и неговият екип от Станфорд са в центъра на този дебат. От края на 2000-те те публикуват редовни проучвания с нарастващ обхват и усъвършенстване на тезата за 100% възобновяеми енергийни източници до 2050 г. Публикацията за 2015 г. отбеляза много отблъсквания. По онова време моята оценка на основното несъгласие беше, че хората, които публикуват негова критика, смятат, че последните 20% биха били твърде скъпи и че както ядреното, така и улавянето и улавянето на въглерод ще бъдат необходими и мащабирани компоненти.

Лично аз направих различни аспекти на математиката, разгледах данните за надеждността на мрежата и трансформацията от цял ​​свят и разгледах изискванията за спомагателни услуги и мисля, че Джейкъбсън и екипът са прави. Освен това, тъй като всички сме съгласни, че възобновяемите енергийни източници са подходящи за целите на 80% от проблема, трябва да ги използваме възможно най-бързо.

Въпреки това, много разумно е да направите страничен залог или два, за да осигурите покритие от последните 20%. Нямам нищо против да изследвам долари, похарчени за SMR, което е всичко, което повечето от разходите за SMR възлизат извън спасителната програма Nu Scale (която се добавя към спасителната програма от 1,3 милиарда долара в Охайо, която се добавя към годишната федерална субсидия за 1,7 милиарда долара), което се добавя към годишната скрита субсидия за сигурност в размер на 4 милиарда щатски долара, която се добавя към субсидията за нефинансирано почистване от 70 милиарда долара, която се добавя към необвързаната и нефинансирана отговорност на данъкоплатците). Прекарването на няколко десетки милиона долара в богатите страни, за да се гарантира, че имаме последните 20%, е разумно.

Но хората, които твърдят, че SMR са основният или единственият отговор на производството на енергия, или не знаят за какво говорят, активно се разглобяват или умишлено забавят действията по климата.

Популярни по теми