為什麼先進的核反應堆有利於工業和煤炭依賴國家

化學製造商陶氏陶氏
將開發一個用於工業應用的小型核反應堆，有可能取代現在在極高溫度下燃燒以改變化合物的天然氣。 然而，先進的核技術可以在不釋放碳排放的情況下達到同樣的效果。

所謂的第四代高溫反應堆以發電而聞名。 但它們也可以被工業使用。 因為它們在 800 攝氏度下運行，它們可以處理化學品、淡化海水，並生產用於電力和運輸的清潔氫氣。 更好的是：反應堆可以找到關閉的燃煤電廠曾經所在的位置，從而恢復該國受災地區的經濟健康。

“電力是唾手可得的果實，”該公司的項目經理 Patrick White 說 核子創新聯盟，在與這位作家的談話中。 “我們還沒有將核能與大型化學設施結合起來。 可能會有一些小問題和需要解決的問題。 但我們將在本世紀末看到第一批工業應用反應堆。 在建造了第四和第五反應堆之後，企業將成群結隊地簽約。 目標是脫碳。”

特別， 陶氏與 X-energy 合作 陶氏在墨西哥灣沿岸的一個工廠開發小型模塊化反應堆，該反應堆可能在 2030 年投入使用。陶氏還在 X-energy 中佔據少數股權。 每個模塊化反應堆可以產生 80 兆瓦的電力。 但它們可以堆疊在一起產生 320 兆瓦的電力，提供清潔、可靠和安全的基荷電力，以支持電力系統或工業應用。

現有的美國核反應堆是第二代，儘管南方公司正在建造由西屋公司開發的第三代反應堆。 小型模塊化反應堆是第四代，以更低的成本生產更多的電力。 第三代和第四代將在緊急情況下自動關閉。

“先進的小型模塊化核技術將成為陶氏實現零碳排放的關鍵工具，以及我們通過向客戶提供低碳產品來推動增長的能力，”說 吉姆·菲特林，陶氏的首席執行官。 “X-energy 的技術是最先進的技術之一，部署後將提供安全、可靠、低碳的電力和蒸汽。”

難以脫碳的行業

目前，世界上 99% 的氫氣生產來自化石燃料。 這就是所謂的灰氫。 目標是獲得綠色氫，太陽能電池板或風力渦輪機使用電解槽發電。 但核能產生的熱量和電力也可以分解水分子以產生氫氣——用於提煉石油、生產鋼鐵或製造化學品。

這樣的過程是零排放且非常需要的。 根據 美國環境保護署，電力造成了全球溫室氣體排放量的 25%，而工業運營佔 24%。 交通運輸佔 27%，全部發生在 2020 年。

核能還可以淡化海水。 根據國際原子能機構的數據，每天生產 40 萬立方米的飲用水供應——主要在中東和北非，使用化石燃料提取蒸汽或電力來促進這一過程。 但它指出，核能和海水淡化廠結合在日本和哈薩克斯坦，那裡的商業設施自 1970 年代以來一直在運營。

“如果我們對清潔能源感興趣，想想我們擁有的所有燃料來源，”聯盟的懷特說。 “電力生產約占我們排放量的 25%。 核能可以解決難以脫碳的工業部門。 核電站也需要滿負荷運行。 將它們用於海水淡化和製氫——同時產生可靠的電力——具有良好的協同效應和成本效益。”

可以肯定的是，有許多障礙需要克服。 核燃料的特徵通常基於其特定鈾同位素 U-235 的濃度。 今天在美國運行的反應堆需要 3%-5% 的 U-235 燃料濃縮水平，稱為低濃縮鈾燃料。 許多正在開發的先進反應堆將需要更高的燃料濃縮水平，有些高達 20% 的 U-235。 這種高濃縮鈾燃料稱為高含量低濃縮鈾（HALEU）。

需要 HALEU 燃料的先進反應堆面臨的主要挑戰是該材料在美國無法商業購買。 唯一的供應商是俄羅斯國有公司 TENEX——在今天的情況下是不可取的。 但聯邦激勵措施可以促進燃料的國內生產並創造持久的價值鏈。 否則，澳大利亞、加拿大和哈薩克斯坦也提供。

核能替代煤炭嗎？

與此同時，建造這些先進核反應堆的成本難以量化。 在開發人員開始設計工廠和建模費用之後，將會有更多的確定性。 此外，隨著社會對碳定價，核電將更具吸引力。 考慮到 GE 日立核能公司正在與安大略省電力公司合作建造一個小型反應堆，該反應堆將於 2024 年開始：他們正試圖讓其他人實施相同的技術以降低成本。

當然，自 1979 年三哩島事件以來，核電一直遇到阻力。但脫碳努力可能會改變這一點——尤其是那些幫助依賴煤炭的地區的努力。 西弗吉尼亞州的立法機構已製定政策，允許小型模塊化反應堆取代退役的燃煤電廠。 印第安納州、伊利諾伊州、蒙大拿州和懷俄明州正在考慮採取類似舉措。

事實上，Simon Irish，首席執行官 陸地能源，寫道第四代核電站可以取代煤炭設施，重振擁有它們的社區。 因為這些先進的反應堆可以在與燃煤鍋爐相同的溫度下運行，所以這是一個實用的想法。 此外，更換單元是零排放的。

能源部貸款計劃辦公室主任 Jigar Shah 贊同這一想法，稱此舉是一個合乎邏輯的開始，因為基礎設施和電網連接已經到位。 他的機構正在提供 11 億美元來幫助開發小型模塊化反應堆。

“如果核工業做了幾十年的事情，人們會猶豫不決，”核創新聯盟的懷特說。 “它沒有很好地與公眾打交道。 由於脫碳，我們現在有機會給核能提供另一個機會。 但我們必須與社區建立信任並解釋技術。 我們需要確保他們對此感到滿意。 我們需要獲得核能的社會許可——這樣人們才能在自家後院使用它。”

核能複興可能最終會發生。 脫碳是推動力。 但是 通貨膨脹減少法 增加稅收優惠，激發投資者和貸方的興趣，使脆弱的社區和更廣泛的經濟受益。 陶氏發現了一個機會——其他製造商的潛在先兆。