美国核能管理委员会通过首座小型模组式核反应炉设计

2020-07-30 浏览量: 828

美国核能管理委员会通过首座小型模组式核反应炉设计

第三代与第三+ 世代的核电厂大而无当,在全球都成为追加预算不停、完工不断延后、上线遥遥无期的超大型钱坑,导致许多计画逐一取消。旧核电厂也状况不妙,美国许多核电厂原本计画延役,但成本远高于其他发电方式而毫无竞争力,各大电力公司不断威胁美国政府若不增加补贴就要关闭核电厂,在纳税人压力下川普政府不敢明目张胆补贴,于是预期旧核电厂也会一一提早停役。

核工产业唯有将希望寄託在下一代的第四代核电厂,先前虽然有许多新创公司研发小型模组式核反应炉(small modular reactor,SMR),却都只闻楼梯响,如今,终于有第一家向美国核能管理委员会提出设计图( Nuclear Regulatory Commission,NRC)第一阶段送审通过。

2018 年 4 月底,新规模能源(NuScale Power)宣布,已获得美国核能管理委员会第一阶段设计认证审查通过,可望成为打造全美第首个小型模组式核反应炉核电计画的厂商,也可望成为全球第一。新规能源的第一个客户,是犹他州联合市政电力系统(Utah Associated Municipal Power Systems),计划于爱达荷州兴建 12 座 50 百万瓦(Megawatt)发电容量小型模组式核反应炉,预定于 2020 年代中期开始运转,可能是 2026 年。

新规模能源表示,设计特色为採用冷却剂自然循环方式,不需马达帮浦输送,相较于竞争对手的优势是机构更简易,也因此提升耐用性与安全性,美国核能管理委员会在 11.5 万小时的审查过程中,提出的资料要求相对较少。开发过程中,美国能源部核能办公室的「美国先进核能发展产业机会基金」给予新规能源 4,000 万美元的研发成本分担补贴。

核能产业界早自 1990 年代起就一直谈论第四代与小型模组式核反应炉的概念,但从来都只是学理或初期研究阶段,新规能源此次审核通过,将过去的纸上谈兵往前推进一大步,世人可望在 10 年内实际测试小型模组式核反应炉的真正可行性。

在全球核产业明显走向衰亡的趋势下,下一代核电厂的愿景,成为核产业界的一根救命稻草,诉诸规模较小不再大而无当,也就能把第三+ 世代超巨大钱坑的阴影抛在脑后;提出热中子、快中子高温反应,反应后产生的高能核废料半衰期较过去的 3 万年减少为 300 年;採用气冷、液态钠、液态铅、熔盐等各种不同冷却技术,设计上一旦反应炉熔毁,反应会自动停止,提升安全性,且反应炉内的燃料也大幅减少,以新规模能源的技术为例,一个反应炉内仅有传统核电厂反应炉内 5% 燃料,让世人淡忘福岛电厂为了持续冷却反应堆,冷却用水受辐射汙染,得永无止境的新建蓄水池的噩梦。

太阳能和风能都在降价

不过小型模组式核反应炉仍然面临严峻的商业挑战。

犹他州联合市政电力系统的 12 座反应炉计画,总预算为 29 亿美元,预计完工上线后,每度电均化成本目标( levelized cost of energy)为 0.065 美元(约新台币 1.94 元)。

根据美国能源资讯局(EIA)资料,预计 2022 年上线的第三代核能发电厂,每度电均化成本 0.09 美元(约新台币 2.68 元),若是新规模能源的预估均化成本没有往上追加,新一代的核电厂的确比现在世代更便宜。

然而,若跟其他能源比较,複循环燃气发电每度电均化成本 0.0303 美元,先进式複循环燃气发电 0.0328 美元,地热均化成本 0.0431 美元,美国陆上风能的均化成本 0.048 美元,太阳能电池 0.0591 美元,也就是说,小型模组式核反应炉虽然赢过前一代核能,仍然几乎比所有其他能源都来得贵,在美国只胜过离岸风能、生质能。

一个更大的挑战是,不仅太阳能正在快速降价,美国陆上风能也变得无比便宜,连因为受到《琼斯法案》干扰使得成本无法像欧洲那幺低的美国离岸风能,受到产业已经逐渐进入成熟阶段,成本也一样快速降低。相对的,小型模组式核反应炉则才刚送设计图审核通过,要进入成本快速下降阶段还要很长的时间,在发展成熟之前,离岸风能早已成本降到远低于小型模组式核反应炉。

新规模能源充分理解所面临的市场挑战,表示过去第一波核电厂兴建时,当时美国电力市场处于高度政府管制,高度集中化,低市场竞争的情况,才使得核电厂得以生存,如今状况已经完全不同,电力市场自由化程度提高,百花齐放,市场环境完全不同,新规模能源了解所面临的挑战,但认为新一代技术能解决传统轻水式反应炉的高成本问题。

新规模能源以外,新一代核电厂宣称最快能进入商用阶段的,是中国华能兴建中的球床反应炉核电厂山东石岛湾核电厂,原本称 2017 年底完工发电,但目前仍处于兴建状态。

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