Чаму сучасныя ядзерныя рэактары прыносяць карысць прамысловасці і дзяржавам, якія залежаць ад вугалю

Хімічны вытворца DowDOW
распрацуе невялікі ядзерны рэактар ​​для прамысловага прымянення, патэнцыйна замяняючы прыродны газ, які цяпер спальваецца пры надзвычай высокіх тэмпературах, каб унесці змены ў хімічныя злучэнні. Перадавыя ядзерныя тэхналогіі, аднак, дасягаюць таго ж выніку без выкідаў вуглякіслага газу.

Так званыя высокатэмпературныя рэактары IV пакалення найбольш вядомыя для вытворчасці электраэнергіі. Але іх таксама можа выкарыстоўваць прамысловасць. Паколькі яны працуюць пры тэмпературы 800 градусаў Цэльсія, яны могуць апрацоўваць хімікаты, апрасняць акіянічную ваду і вырабляць чысты вадарод для электраэнергіі і транспарту. Нават лепш: рэактары могуць размяшчацца там, дзе калісьці стаялі закрытыя вугальныя заводы, аднаўляючы эканамічнае здароўе разбураных рэгіёнаў краіны.

"Электрычнасць - гэта плён, які ляжыць на нізкім узроўні", - кажа Патрык Уайт, менеджэр праекта Ядзерны інавацыйны альянс, у размове з гэтым пісьменнікам. «Мы яшчэ не інтэгравалі ядзерную энергетыку з буйнымі хімічнымі аб'ектамі. Могуць узнікнуць некаторыя збоі і рэчы, над якімі трэба папрацаваць. Але першыя рэактары для прамысловага прымянення мы ўбачым у канцы дзесяцігоддзя. Пасля будаўніцтва чацвёртага і пятага рэактараў кампаніі будуць падпісвацца масава. Мэта — дэкарбанізацыя».

У прыватнасці, Dow супрацоўнічае з X-energy для распрацоўкі невялікага модульнага рэактара на адной з пляцовак Dow уздоўж узбярэжжа Мексіканскага заліва, які можа запрацаваць у 2030 г. Dow таксама займае пазіцыю меншасці ў X-energy. Кожны модульны рэактар ​​можа выпрацоўваць 80 мегават. Але іх можна аб'яднаць, каб вырабіць 320 МВт, забяспечваючы чыстую, надзейную і бяспечную базавую магутнасць для падтрымкі электрычных сістэм або прамысловага прымянення.

Існуючыя ў ЗША ядзерныя рэактары другога пакалення, хоць Паўднёвая кампанія будуе рэактары трэцяга пакалення, распрацаваныя Westinghouse. Малыя модульныя рэактары чацвёртага пакалення, якія вырабляюць больш электраэнергіі з меншымі выдаткамі. Трэцяе і чацвёртае пакаленні аўтаматычна адключаюцца падчас аварыйнай сітуацыі.

«Удасканаленая невялікая модульная ядзерная тэхналогія стане найважнейшым інструментам на шляху Dow да нулявых выкідаў вугляроду і нашай здольнасці стымуляваць рост, пастаўляючы нашым кліентам прадукты з нізкім утрыманнем вугляроду», — кажа Джым Фіттэрлінг, галоўны выканаўчы дырэктар Dow. «Тэхналогія X-energy з'яўляецца адной з самых перадавых і пры разгортванні будзе забяспечваць бяспечную, надзейную энергію і пару з нізкім утрыманнем вугляроду».

Цяжка дэкарбанізаваць сектары

У цяперашні час 99% сусветнай вытворчасці вадароду адбываецца з выкапнёвага паліва. Гэта называецца шэры вадарод. Мэта складаецца ў тым, каб дабрацца да зялёнага вадароду, з дапамогай якога сонечныя панэлі або ветраныя турбіны вырабляюць электрычнасць з дапамогай электралізера. Але цяпло і электрычнасць ад ядзернай энергіі таксама могуць расшчапляць малекулу вады для атрымання вадароду, які выкарыстоўваецца для перапрацоўкі нафты, вытворчасці сталі або вытворчасці хімічных рэчываў.

Такі працэс без выкідаў і вельмі неабходны. У адпаведнасці з Агенцтва па ахове навакольнага асяроддзя ЗША, электраэнергія выклікала 25% сусветных выкідаў парніковых газаў, у той час як прамысловыя аперацыі - 24%. Транспарт склаў 27%, усяго ў 2020 годзе.

Ядзерная энергія таксама можа апрасняць марскую ваду. Па дадзеных Міжнароднага агенцтва па атамнай энергіі, штодзённа вырабляецца 40 мільёнаў кубаметраў пітной вады, у асноўным на Блізкім Усходзе і ў Паўночнай Афрыцы, з выкарыстаннем выкапнёвага паліва для атрымання пары або электрычнасці для палягчэння працэсу. Але ў ім адзначаецца, што атамная энергетыка і апрасняльныя заводы спалучаюцца ў Японіі і Казахстане, дзе камерцыйныя аб'екты працуюць з 1970-х гадоў.

«Калі мы зацікаўлены ў чыстай энергіі, падумайце аб усіх крыніцах паліва, якія ў нас ёсць», — кажа Уайт з альянсу. «Вытворчасць электраэнергіі складае каля 25% нашых выкідаў. Ядзерная энергетыка можа закрануць прамысловыя сектары, якія цяжка дэкарбанізаваць. Атамныя станцыі таксама павінны працаваць на поўную магутнасць. Выкарыстанне іх для апраснення вады і вытворчасці вадароду - пры вытворчасці надзейнай электраэнергіі - з'яўляецца добрым узаемадзеяннем і эканамічна эфектыўным».

Безумоўна, трэба пераадолець шмат перашкод. Ядзернае паліва часта характарызуецца на аснове канцэнтрацыі ў ім пэўнага ізатопа ўрану U-235. Рэактары, якія працуюць сёння ў Злучаных Штатах, патрабуюць узбагачэння паліва ад 3% да 5% U-235, вядомага як паліва з нізкаўзбагачаным уранам. Для многіх перадавых рэактараў, якія знаходзяцца ў стадыі распрацоўкі, спатрэбіцца больш высокі ўзровень узбагачэння паліва, некаторыя да 20% U-235. Гэта ўранавае паліва з больш высокім узбагачэннем называецца высокаабагачаным нізкаўзбагачаным уранам (HALEU).

Асноўнай праблемай перадавых рэактараў, якія патрабуюць паліва HALEU, з'яўляецца тое, што гэты матэрыял камерцыйна не даступны ў Злучаных Штатах. Адзіны пастаўшчык — расейскае дзяржаўнае прадпрыемства «ТЭНЭКС» — непажаданае ў сёньняшніх умовах. Але федэральныя стымулы могуць каталізаваць унутраную вытворчасць паліва і стварыць трывалы ланцужок стварэння кошту. У іншым выпадку гэта таксама прадастаўляюць Аўстралія, Канада і Казахстан.

Ці можа ядзерная энергетыка замяніць вугаль?

У той жа час кошт будаўніцтва гэтых перадавых ядзерных рэактараў цяжка падлічыць. Больш пэўнасці з'явіцца пасля таго, як распрацоўшчыкі пачнуць праектаваць заводы і мадэляваць выдаткі. Акрамя таго, па меры таго, як грамадства цэніць вуглярод, ядзерная энергетыка будзе больш прывабнай. Улічыце, што GE Hitachi Nuclear Energy супрацоўнічае з Ontario Power Generation над стварэннем невялікага рэактара, які пачне працаваць у 2024 годзе: яны спрабуюць прымусіць іншых укараніць тую ж тэхналогію, каб знізіць выдаткі.

Вядома, ядзерная энергетыка сутыкнулася з супраціўленнем пасля інцыдэнту на востраве Тры Майл у 1979 г. Але намаганні па дэкарбанізацыі могуць змяніць гэта - асабліва тыя, якія накіраваны на дапамогу рэгіёнам, якія залежаць ад вугалю. Заканадаўчы орган Заходняй Вірджыніі прыняў палітыку, якая дазваляе невялікім модульным рэактарам замяняць выведзеныя з эксплуатацыі вугальныя электрастанцыі. Індыяна, Ілінойс, Мантана і Ваёмінг разглядаюць падобныя крокі.

Сапраўды, Сайман Ірландскі, выканаўчы дырэктар Зямная энергія, піша, што атамныя станцыі чацвёртага пакалення могуць замяніць вугальныя аб'екты, ажывіўшы супольнасці, якія іх размясцілі. Паколькі гэтыя перадавыя рэактары могуць працаваць пры тых жа тэмпературах, што і вугальны кацёл, гэта практычная ідэя. Акрамя таго, заменны блок не мае выкідаў.

Джыгар Шах, дырэктар аддзела крэдытных праграм Дэпартамента энергетыкі, падтрымлівае такое мысленне, кажучы, што гэты крок з'яўляецца лагічным пачаткам, таму што інфраструктура і падключэнне да сеткі ўжо ёсць. Яго агенцтва выдзяляе 11 мільярдаў долараў на дапамогу ў распрацоўцы невялікіх модульных рэактараў.

«Калі ядзерная прамысловасць будзе рабіць тое, што яна рабіла дзесяцігоддзямі, людзі будуць вагацца», — кажа Уайт з Альянсу ядзерных інавацый. «Гэта не мела добрага стаўлення да грамадскасці. Цяпер у нас ёсць магчымасць даць ядзернай энергетыцы яшчэ адзін шанец дзякуючы дэкарбанізацыі. Але мы павінны будаваць давер з супольнасцямі і тлумачыць тэхналогіі. Мы павінны пераканацца, што ім гэта зручна. Трэба атрымаць сацыяльную ліцэнзію на атамную энэргетыку — каб людзі хацелі яе ў сябе ў дварах».

Адраджэнне ядзернай энергетыкі можа нарэшце адбыцца. Штуршком з'яўляецца дэкарбанізацыя. Але Закон аб зніжэнні інфляцыі дадае падатковыя льготы, якія выклічуць цікавасць інвестараў і крэдытораў, прыносячы карысць далікатным супольнасцям і эканоміцы ў цэлым. Dow заўважае магчымасць - патэнцыйны папярэднік для іншых вытворцаў.