SMR(小型模塊反應堆)因其靈活性和可承受的發電成本,越來越受歡迎。SMR已嘗試直接為工業設備提供能源,而不是借助國家電網系統。從海水淡化到為采礦車輛提供動力,我們將看到小型模塊化反應堆,以比想象更多的方式投入日常使用。
2016年,核能機構開展了一項名為“小型模塊化反應堆:近期部署的核能市場潛力”的研究,該研究發現,在理想情況下,到2035年,全球可增加多達21千兆瓦的SMR,約占總核電裝機容量的3%。除此之外,英國政府新出臺的到2050年實現凈零排放的10點計劃提到了核能的重要性,承諾撥出7億美元用于新建核電站,包括SMR。
9月份舉行的2020年國際原子能機構(IAEA)科學論壇上,加拿大核實驗室核科學與技術組織的杰弗里·格里芬,討論了提高對小規模直接核電方法的認識的重要性,以及SMR作為獨立電源(獨立于電網)的潛力。他表示:“在推進中小企業改革的過程中,我們必須讓我們的利益相關者與我們站在一起。”
小型模塊化核反應堆的優勢
SMR是先進的反應堆,功率輸出不超過300兆瓦。雖然核能被認為只適用于電網較小的國家發電,但這只是等式的一部分。國際原子能機構的一名發言人表示:“小型可再生能源在緩解氣候變化方面可以發揮關鍵作用,這不僅是因為它們能夠使電網脫碳,還因為它們可以根據需要快速擴展和部署額外的模塊,還因為它們在海水淡化、供熱和制氫等非電力應用中的潛在用途,迄今為止,這些過程主要由化石燃料驅動。” SMR可以作為單個單元部署,也可以部署在多模塊工廠中,非常適合與各種可再生能源和其他清潔能源集成在混合系統中。SMR的項目很容易吸引投資,因為它們被設計成在工廠建造,并在需求上升時運送到公用事業公司進行安裝,這使得主要部件的集中制造以及部件和設計的標準化成為可能,有助于大規模生產的顯著經濟效益。
俄羅斯用于海水淡化的浮動SMR
浮式SMR核電站阿卡德米克羅蒙諾索夫于2019年成功部署,為俄羅斯肖恩比利比諾地區的居民提供熱能,并為海水淡化提供動力。根據其開發商——國有原子能公司Rosatom的說法,這座獨特的核電站每小時產生高達50Gcal的熱量,每天可以淡化高達24萬立方米的新鮮飲用水。盡管反對者對北極地區的安全和核廢料污染的可能性提出了擔憂,但阿卡德米克·羅蒙諾索夫一直在成功地運作。Rosatom目前正在開發第二代設計優化的浮動動力裝置,這將是一個系列,可供出口。未來的工廠可以直接連接到海水淡化廠,使未來的島國有可能從淡水生產中受益。據原子能機構稱,核能脫鹽是滿足日益增長的淡水需求的一個可行選擇,特別是在偏遠地區。通過這個項目,俄羅斯與沙特阿拉伯、阿根廷、中國、韓國和埃及一道,加入了建設核能海水淡化廠的國家行列。
芬蘭的SMR區域供熱項目2020年2月,國有公司芬蘭VTT技術研究中心宣布啟動一個項目,開發一個用于區域供熱的小型模塊化反應堆,因為該國正計劃到2029年逐步淘汰能源生產中的煤炭使用。VTT表示,它將依靠內部計算工具來開發SMR,并對反應堆堆芯進行建模。該案例研究的模型在赫爾辛基進行,包括未來區域供熱的年度能源使用量為8千瓦時,電力為12千瓦時,以及運輸燃料的4千瓦時氫氣。考慮的選定反應堆模型包括目前正在中國建造的HTR-粉末冶金球床反應堆和在加拿大開發的陸地能源公司的整體熔鹽反應堆。VTT最近參與了小型可再生能源研究和部署項目,并在2019年協調了歐洲小型模塊化反應堆許可證項目;它還在2017年領導了歐洲研究和創新項目McSAFE的一個工作包。
勞斯萊斯將為英國提供SMR
目前,勞斯萊斯正領導一個英國SMR項目財團,該項目涉及阿斯系統公司、阿特金斯公司、巴姆·納特爾公司、萊恩·奧魯克公司、國家核實驗室、AMRC核能公司、伍德公司和焊接研究所。雖然SMR的設計比傳統的核反應堆小得多,但預計它們的發電量約為450兆瓦,相比之下,英國肯特郡鄧杰斯B廠的兩個反應堆的發電量各為600兆瓦。該財團的目標是推出10-15家中小型企業,同時規劃一個出口市場,據該公司稱,出口市場規模估計為3280億美元。除了財團成員的投資和2019年11月英國政府簽署的1800萬英鎊外,私人資本也表達了興趣。隨著英國八座大型核電站的集體壽命接近尾聲,大多數將在2030年后退役,勞斯萊斯SMR的加入,幫助縮小英國能源足跡和提高核電安全性。
加拿大將利用SMR為礦山供電
加拿大核實驗室最近專門成立了一個團隊,致力于小型核反應堆的開發。在多倫多舉行的加拿大探礦者和開發商協會2019年大會上,該公司提出了模塊化反應器的概念,作為采礦業的清潔能源解決方案。由于偏遠地區的工業采礦場通常依賴柴油,SMR技術的模塊化建設、部署和退役方法可以為采礦和資源開采部門提供一種無排放的替代方案。小型模塊化核技術也被認為除了環境效益之外,還為加拿大提供了經濟優勢。例如,“加拿大SMR路線圖”報告表明,與柴油發電相比,SMR可以促進中小型企業成本節約,特別是對于偏遠的工業運營。由于礦井40%的能源使用與加熱和通風有關,SMRs的應用可以提供設備和車輛所需的電力,降低通風要求,并為礦井作業提供被動的局部區域加熱。
除了簡單的能源生產,SMR還有許多可能的應用。格里芬說:“重要的是要認識到,核能為將溫室氣體排放降至凈零這一挑戰提供了一個強大而靈活的解決方案。”
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