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1.5兆瓦微反應堆Aurora看起來像是阿爾卑斯山中的A型木屋(效果圖)
過去的20年里,核電的未來一直“藏在”俄勒岡州立大學校園內一個實驗室中。該原型反應堆,由位于美國俄勒岡州的能源初創公司NuScale Power運營。某種程度上,曾飽受沖突困擾、歷經政治磨難的核電站,在這里開始了傳奇新篇章。
NuScale Power的反應堆不需要大型冷卻塔或廣大的緩沖區域。它可以在工廠中建造,然后運送到任何地方。大量模擬試驗表明,它可以處理任何緊急情況而不會崩潰。原因之一是,與現有反應堆相比,它幾乎不使用任何核燃料,尺寸也小得多。
這對陷入氣候危機的地球來說,是個好消息。
某些環保主義者對核能不滿,但能源專家和政策制定者一致認為,核裂變將成為“使全球電力脫碳”必不可少的一部分。
在美國,核電發電量約占所有清潔電力的2/3,但現有的反應堆正迅速接近其監管壽命的盡頭;只有兩座新的反應堆正在建設當中,它們的花費比預算高出數十億美元,建設進度比原定計劃落后了好幾年。
不少專家預測,現在是小型模塊化反應堆—迷你核電站的時代了。迷你核電站由多個反應堆組合為一個單元。想要增加能量,僅需安裝幾個模塊。想要為一個龐大的城市提供能源,再多裝幾個就行。
這些反應堆很小,可以批量生產,并以模塊的形式運到任何地方。一個城市想造一個核電站,將像拼起樂高玩具那么容易。最重要的是,小型模塊化反應堆可以利用的冷卻和安全機制,保證它們不會成為下一個“切爾諾貝利”。
一個城市想造一個核電站,將像拼起樂高玩具那么容易。
NuScale Power使用的是輕水反應堆,這是迄今為止商業核電站中最常見的反應堆類型。不過,這也是它們唯一的相似之處了。NuScale Power反應堆高65英尺,直徑9英尺,被裝在一個稍大的安全殼中。反應堆尺寸約為兩輛首尾相接的校車大小,大型常規反應堆的安全殼里可以塞進約100個NuScale Power反應堆。這種小型反應堆可以產生60兆瓦的能源,大約是目前美國運行的最小反應堆的1/10。
NuScale Power的聯合創始人兼首席技術官何塞·雷耶斯說,反應堆變得更小,大有好處。它們更安全,部分原因是小到可以安置在地下水池中,如果反應堆泄漏,熱量會緩慢擴散到池中。這也意味著,反應堆可以建造在更需要動力的地方,而無需像常規核電站那樣,必須加上10英里的安全緩沖區。
自2016年以來,核監管委員會一直在審查NuScale Power的設計;如果委員會給予支持,該公司就可以開始建造第一個商業迷你反應堆。審核過程很殘酷,NuScale Power提交了1.2萬頁的技術申請,審核時間至少要一年。目前,該公司已經獲得了在愛達荷州國家實驗室里,建造其第一座擁有12個反應堆模塊的核電站的許可,最早于2026年開始為西部各州的社區供電。

NuScale小型模塊化反應堆
小型模塊化反應堆,可能會是最早在美國電網中使用的小型核電站,但它們并不是最后的“目標”。能源部對微型反應堆也很感興趣,微型反應堆是一種“即插即用”的核電站,通常發電量不到50兆瓦。
小型模塊化反應堆,更適合于工業生產和其他大功率負載產業,而微型反應堆則是滿足較小需求的理想選擇,例如為偏遠的軍事基地供電,或為孤立的阿拉斯加社區提供照明。將來,它們也可以用作城市中無碳能源的“永恒”來源。
微型反應堆吸引了不少核能公司。于2019年12月初,核能初創公司Oklo推出了其1.5兆瓦微反應堆Aurora,并宣布已獲得能源部的許可,可在愛達荷州國家實驗室建造其第一臺核反應堆。
Oklo創始人兼首席執行官雅各布·德懷特認為,Aurora看起來更像是阿爾卑斯山中的A型木屋,而不是核反應堆。他設想了微型反應堆無縫融入城市景觀的未來。
不過,Oklo在獲得監管批準的道路上面臨重大障礙。Aurora是一種液態金屬冷卻快速反應堆,這種設計幾乎只用于潛艇中。“坦率地說,監管規章是為大型反應堆建立的。”德懷特說。
盡管核監管委員會正在研究小型反應堆如何適用于現有的核法規,但其他能源政策制定者正在抓住每一個機會來宣傳該技術。2019年早些時候,美國和歐洲的領導人舉行了有關小型模塊化反應堆的首次高級別國際討論;加拿大的省級政府最近舉行了會議,以推廣小型反應堆。當里克·佩里2019年12月卸任美國能源部長時,他對小型模塊化反應堆大加支持。
馬里蘭大學公共政策教授史蒂夫·費特爾說,小型反應堆仍需要證明它們具有成本方面的競爭力。隨著風能和太陽能等可再生能源價格的快速下跌,以及可用天然氣的充裕,更小巧的反應堆可能永遠找不到自己的獲利點。
費特爾補充說:“但我認為這值得探索,因為它們是無碳電力的集中形式,而我們的選擇并不多。”