Väikesed Moodultuumareaktorid On Enamasti Halva Poliitikaga

2023 Autor: Isabella Ferguson | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-08-03 14:09

Nagu vesinik, on ka väikesed moodultuumareaktorid viimasel ajal taas huvi üles näidanud. Suur osa sellest on tingitud valitsuse poliitikast ja tehnoloogiale keskenduvatest investeeringutest. Suur osa sellest tuleb tuumatööstusest. Paratamatult pärinevad mõned ettevõtjad ettevõtjatelt, kes üritavad luua tehnoloogiat, mis loodetavasti võtab peamise võimaluse, teenides neile ja nende investoritele palju raha.

Väikeste moodulreaktoritega ei saavutata tootmise kokkuhoidu, nende ehitamine ei ole kiirem, vertikaalse skaleerimise tõhusus ei ole odavam, need ei sobi kaugetesse või pruuni põllu söeobjektidesse, kuid neil on endiselt väga suured turvakulud, likvideerimine on endiselt kulukas ja aeglane ning nõuab endiselt vastutuskindlustuse ülempiire. Nad ei lahenda ühtegi probleemi, millele nad väidavad, otsustades tahtlikult olla vähem tõhusad kui nad võiksid olla. Need on eksisteerinud alates 1950ndatest ja pole praegu paremad kui tollal.

Suurem osa tähelepanust ja rahastamisest on parimal juhul ekslik ning halvim kliimameetmete vastu aktiivselt vaenulik

Kõigepealt uurime lühidalt väikeste modulaarsete tuumareaktorite (SMNR) või väikeste ja keskmiste reaktorite (SMR) maailma. Kõige tavalisem lühend on SMR, kuid näete mõlemat.

Nagu karbil on kirjas, on need tuuma tootmise seadmed, täpsemalt lõhustuvad tuumad. See tähendab, et nad kasutavad radioaktiivselt lagunevaid lõhustuvaid materjale, kütuseid vedeliku soojendamiseks, mis tekitab auru, mis juhib auruturbiinid elektri tootmiseks. Tehniliselt on need nagu söetootmisjaamad, kuid kaua maetud taimse aine põletamise asemel on uraani lagunemisest tulenev soojus.

Nende ja traditsiooniliste tuumaenergia tootmise reaktorite vahel on käputäis erinevusi. Suurim on see, et nad on väiksemad, sellest tulenevalt nimes „väike” ja „keskmine”. Nende võimsus on vahemikus 0,068–500 MW, kusjuures Rahvusvaheline Aatomienergia Assotsiatsioon kasutab väikest kuni 300 MW ja keskmist kuni 700 MW.

Vaatamata suminale pole see uus tehnoloogia. Esimene tuumajaam oli Vene 5 MW seade, mis läks tööle 1954. aastal. Tuumajõul töötavate laevade jaoks ja neutroniallikatena on ehitatud sadu väikeseid reaktoreid. See on hästi tallatud maa. Enamikku mainitud uuendustest kaaluti algselt aastakümneid tagasi.

SMNR-i tüüpide tabel staatuse järgi autori järgi koos Maailma Tuumaühingu andmetega

Seitsme aastakümne jooksul pärast esimese SMR-i kasutuselevõttu on välja töötatud, arendatud ja harva ehitatud 57 erinevat disaini ja kontseptsiooni. Enamik ehitatutest teevad seda, mida teevad tuumareaktorid, vananedes, ilma et nende asemele uusi ehitataks.

Töötavate ja ehituses kasutatavate SMR-ide tabel autori järgi koos Maailma Tuumaühingu andmetega

Vene mudelid on kaugel põhja jäälõhkujate elektrijaamad, mida kaalutakse maismaal kasutamiseks kaugemates põhjapoolsetes linnades, kusjuures Siberi üks on elu lõpus. India omad on kasutusel 14 väikest CANDU varianti, enamiku aastakümnete vanused. Ka Hiina oma 40-aastane eluiga on lõppemas.

Argentiina mudel on olnud sisse- ja väljalülitamisel juba üle kümne aasta koos tööseisakute, poliitilise väljaelamise ja rahaprobleemidega. See ei pruugi kunagi ilmavalgust näha.

Viimase kümne aasta jooksul valminud Hiina HTR-PM on ainus kaugtehnoloogia. Käivitamise korral on see eeldatavasti esimene töötav Gen IV reaktor.

SMNR-tehnoloogia tüübid, autori tabel koos Maailma Tuumaühingu andmetega

Ja et olla selge, pole see tehnoloogia, vaid palju tehnoloogiaid. Aastakümnete jooksul on välja pakutud 57 varianti 18 tüübist. Ühtegi tüüpi ei saa pidada domineerivaks.

Väited SMR-ide kohta ei talu kontrolli

SMR-ide pooldajad esitavad tavaliselt järgmiste väidete alamhulga:

Nad on turvalisemad

• Neid saab toota skaleeritud, tsentraliseeritud tootmisüksustes, nii et need on odavamad
• Nad võivad pakkuda puhast energiat kaugematele rajatistele või kogukondadele
• Neid saab paigutada kasutusest kõrvaldatud kivisöetootmisele
• Neid saab kiiremini ehitada

Ükski neist pole tegelikult hea argument.

Esiteks traditsiooniline tuumaenergia on juba ohutu, peamiselt tänu passiivsetele turvaelementidele enamikus töötavates reaktorites ning suure tähelepanu juhtimisele ja käitamisele. Tšernobõli oli halb disain. Fukushima oli väga halb asukoha ja operatiivsete otsuste tegemisel. Kõnealuste paigutus- ja operatiivotsuste tulemusel on kõigi arvete loendamise korral Jaapani üldisele majandusele kulu umbes triljon USA dollarit. SMR-id pole immuunsed halbade paigutuste ja halbade operatiivotsuste suhtes, kuid tööstusharu on õppinud.

Ohutusprobleemid pole põhjuseks, miks tuumaenergia turul ebaõnnestub, majandus on põhjuseks, miks tuumaenergia turul ebaõnnestub.

Teiseks järjekorras mastaabisäästu saavutamiseks peab tootmisüksus ehitama sadu või tuhandeid või miljoneid sama asja ja on prognoositav tulevane turg veel sadadele või tuhandetele. Valdkond on täis 18 erinevat tüüpi tehnoloogiat ja nende seas palju konkureerivaid kujundusi. Valdkonnas ei domineeri ühtne ühtne tehnoloogia. Igal SMR-uuringutega tegeleval riigil on oma eelistatud tehnoloogiad ja oma ettevõtted, mida toetada.

Selleks, et mõni neist disainidest saaks mastaabisäästu, peaksid mitmed suuremad riigid kokku saama, otsustama ühe konkreetse tehnoloogia üle, moodustama tootjaga ühisettevõtte ning pühenduma ainult selle tehnoloogia ehitamisele ja juurutamisele. See ei ole turupõhine lahendus, see ei ole kooskõlas riikide geopoliitiliste strateegiatega ja nii ei lähe ükski neist disainilahendustest kaugemale kui vana CANDU tuletatud India disaini 14 ühikut.

Venemaa suhtub jäämurdjatesse tõsiselt ja maandas väikereaktorid, kuid Venemaa ei kavatse nende jaoks globaalset turgu kujundada. Nad võivad ehitada väheseid kaugel põhjapoolsetes kogukondades, prognoositava murega. Hiina on ainus riik, kus tuumaenergia tootmine on märkimisväärselt laienenud, ja see on juba sulgumas tehnoloogia numbrite kahekohaliste numbritega. USA võiks uuesti keskenduda väikestele PWR-idele, kuid föderaalsel tasandil pole selle saavutamiseks erilist poliitilist tahet.

Ei tootmist ega kulude vähendamist. Nu Scale'i väljendatud lootus on vähendada oma tootmiskulusid, mis kahekordistaksid praeguse tuule- ja päikeseenergia hulgimüügihinna, umbes 65 dollarit MWh kohta.

Kolmandaks nii kaugetes kogukondades kui ka pruuni tehase söetootmisjaamades on suur turvalisus. Kuna tuumatehnoloogia ja kütused on tuumarelva leviku tõkestamise strateegiliste eesmärkide tõttu väga keelatud ja piiratud ning kuna kontsentreeritud radioaktiivne materjal on terroristide jaoks määrdunud pommide jaoks väga soovitav, nõuab kogu tarneahela, operatiiv- ja jäätmeahel märkimisväärseid kattuvaid kaitseringkondi.

Need nõuded ei kao, sest tuumareaktorid on väiksemad.

Reaktori kohta jaotatakse kõik USA laevastiku turvakulud. Autori tabel avaldatud 2021. aastal.

Ja need turvakulud on suured ja enamasti peidetud föderaalsetes, osariiklikes ja kohalikes toetustes. Kaugemad piirkonnad nõuavad endiselt neid täiendavaid turvakulusid ja tõenäoliselt on need suuremad lihtsalt lisaküsimuste tõttu, mis on seotud kaugete piirkondade kindlustamisega, kus on suured transpordikulud. Browni kivisöe tootmise saidid ei muutu majanduslikult elujõulisemaks massiliste turvalisuse täienduste ja tõestamata tehnoloogiate abil.

Ilma mastaabisäästuta ei toimu SMR-ide kiiret kasutuselevõttu. Need peavad olema standardiseeritud, saadetavad üksused. Praegu on ehitamisel olevad üksused ja Nu Scale ehitusel kümnendi mediaanirajal. Nu Scale lubab aastaks 2029 kasutada 12 üksust, kuid 1,4 miljardi dollari suurune tagatis, mille ta sai pärast seda, kui mitmed omavalitsused olid kasvavatest kulutustest ja ajakavast eemale hoidnud, ei viita selle realistlikkusele.

Kas SMR-idega on muid probleeme?

Jah, jah, neid on kolm.

Esiteks nad ei kasuta vertikaalse skaleerimise eeliseid. Nagu arutatud, on tootmise mastaabisäästu saavutamine ebatõenäoline, kuna konkureerivaid tehnoloogiaid on palju ja selle probleemi lahendamiseks puudub strateegiline kohustus. Kuid lisaks sellele horisontaalsele skaleerimise väljakutsele ei skaleeri nad ka vertikaalselt. Soojuse tootmise seadmed muutuvad suuremaks, kuni punktini. Sellepärast on enamus söe ja tuuma tootmist katla või reaktori kohta lähemal võimsuse GW-le, mitte kolmandikule sellest. Sellel on tehnilised põhjused, kuid suur osa on seotud torude optimaalse läbimõõduga, mis tagab vedeliku ja auru kõige tõhusama ülekande, võrreldes nende jaoks vajalike materjalidega. Suurema läbimõõduga torud liigutavad palju rohkem vedelikku ilma peaaegu sama palju materjale. SMR-id loobuvad vertikaalse skaala efektiivsusest. Lõbusalt kavandab Gatesi Terrapower 1 200 MW võimsusega reaktorit, nii et paistab, et nad on saanud vertikaalse skaleerimise memo. Muidugi paneb see need lihtsalt samade kuluprobleemide juurde nagu tavalised reaktorid.

Teiseks, tuumareaktori dekomisjoneerimine on miljard dollarit, 100-aastane ettevõtmine. Seda on empiiriliselt näidanud mitmes riigis dekomisjoneeritud reaktorid. USA hoiab tagasi umbes kolmandiku nendest kuludest, seega on maksumaksja ülejäänud, umbes 70 miljardit dollarit, konksul. SMR-id nõuavad sama kestust ja proportsionaalseid puhastuskulusid. Nu Scale'i kasutuselevõtuks on ette nähtud 12 60 MW reaktorit kokku 720 MW võimsusega. See viitab koristamiseks vahemikus 720 miljonit dollarit. Kuigi olen kindel, et SMR-i pooldajad ootavad reaktorite tagasitoomist tsentraliseeritud töötlemiskohta dekomisjoneerimiseks, pole ükski maailma riik suutnud ehitada tsentraliseeritud tuumajäätmete hoidlat, seega on see eeldus sügavalt ebatõenäoline.

Kolmandaks ükski tuumareaktor ei ole tellitud ainult erakindlustusega. Igas tuumaenergia laevastikuga riigis on vastu võetud õigusaktid, mis piiravad eraõiguslikku vastutust mingil tasandil ja panevad igasuguse vastutuse sellest tasemest kõrgemale maksumaksjate õlgadele. Praegu on see USA-s 13 miljardit dollarit. Tundub, et see on suur arv ja nii on, kuid nagu varem välja toodud, on Fukushima kogu vastutus triljonis USA dollari vahemikus. Nende riikide arv, kes soovivad selle vastutuse alla kirjutada, väheneb kogu maailmas, mitte ei kasva.

Nii et kes toetab SMR-sid ja miks?

Praegu näeme nii Kanada kui ka USA föderaaleelarves SMR-i sihtfonde, Kanadas 150 miljonit dollarit ja USA-s kümme korda rohkem, peamiselt teadus- ja arendustegevuseks, välja arvatud NuScale'i jaoks üle miljardi, et teoreetiliselt midagi ehitada. Kanadas on neli provintsi - Alberta, Ontario, New Brunswick ja Saskatchewan - ühendanud jõud SMR-i konsortsiumis. Bill Gatesi Terrapower on saanud veel 80 miljonit dollarit, nagu ka X-Energy USA-lt DOE.

Väikeste moodulreaktorite rikkeolud on ilmsed. Märkimisväärse turu puudumine on ilmne. Selge võitja loomise võime puudumine on ilmne. Turvakulud on ilmsed. Vertikaalse soojusliku kasuteguri skaala puudumine on ilmne. Turvariskid ja nendega seotud kulud on ilmsed. Mõju vastutuskindlustuse ülemmäärale on ilmsed. Miks siis kogu see raha ja energia SMR-idele visatakse? On kaks peamist põhjust ja ainult üks neist on üldse vastuvõetav.

Alustame halvimast. Kanada provintsid, mis on keskendunud SMR-idele, väidavad, et nad teevad seda suurema osa oma kliimamuutuste lahendustest. Nad kõik on konservatiivsed valitsused. Ainult ühel neist provintsidest on tuumapark, ehkki New Brunswickil on üks vana, kallis ja pensionile jäämise tõttu töötav reaktor, samuti halbade energiaideede jaoks raha viskamise kogemus, näiteks Joi Scientificu vesiniku igiliikurid. Üks provintsidest, Ontario, on olnud taastuvenergia suhtes aktiivselt vaenulik - praegune administratsioon kärpis 758 taastuvenergia lepingut ja seadis tagasivõtmise puudumise seadusesse väga varakult pärast valimisi.

Miks nad seda teevad? Sest see võimaldab neil valitsuse kliimat edasi lükata kliimamõju välimus. Nad saavad oma kõige vähem intelligentsete ja tarkade pooldajate juurde väisata, väites, et taastuvad energiaallikad ei ole otstarbekohased, samas ei tee nad tegeliku probleemiga midagi, sest SMR-e pole veel moodsas, juurutatavas ja kasutatavas vormis.

Teine peamine põhjus naaseb ka taastuvate energiaallikate juurde. 15 aastat tagasi oli vaieldav seisukoht, et taastuvad energiaallikad on liiga kallid, põhjustavad võrgu töökindlust ja tuumaenergia on vajalik suurtes kogustes. Seda on kummutanud nii 15 aastat kestnud tuumarajatiste ebaõnnestumised, kuid veelgi olulisem on kulude langus ja tõestatud võrgu töökindlus taastuvenergia tootmisel. Nüüd nõustub peaaegu iga tõsine analüütik sellega, et taastuvenergia suudab majanduslikult anda 80% vajalikust võrguenergiast, kuid ülejäänud 20% üle on endiselt usaldusväärsete analüütikute arutelu.

Selle arutelu keskmes on Mark Z. Jacobson ja tema Stanfordi meeskond. Alates 2000. aastate lõpust on nad avaldanud regulaarseid uuringuid kasvava ulatuse ja keerukuse kohta 100% taastuvenergia osas 2050. aastaks. 2015. aasta väljaandes nähti palju tagasilööke. Sel ajal oli minu hinnang põhimõttelisele lahkarvamusele see, et selle kohta kriitika avaldanud inimesed arvasid, et viimased 20% on liiga kallid ning et nii tuuma- kui ka süsinikdioksiidi sidumine ja sidumine on vajalik ning ulatuslikud komponendid.

Olen isiklikult teinud matemaatika erinevaid aspekte, vaadanud võrgu usaldusväärsust ja teisendusandmeid kogu maailmast ning vaadanud abiteenuste nõudeid ja arvan, et Jacobsonil ja meeskonnal on õigus. Lisaks, et kuna me kõik oleme nõus, et taastuvad energiaallikad sobivad 80% -lise probleemi otstarbeks, peaksime need kasutama võimalikult kiiresti.

Kuid, viimase 20% katte tagamiseks on väga mõistlik teha kõrvalpanus või kaks. Ma ei pahanda SMR-idele kulutatud dollarite uurimist, mis on suurem osa SMR-i kuludest, välja arvatud Nu Scale'i päästmiseks (mis lisatakse Ohio 1,3 miljardi dollari suurusele päästmisele, mis lisandub iga-aastasele 1,7 miljardi dollari suurusele föderaaltoetusele, mis lisatakse iga-aastasele varjatud 4 miljardi dollari suurusele tagatisele, mis lisandub 70 miljardi dollari suurusele rahastamata puhastustoetusele, mis lisandub maksmata ja rahastamata maksumaksja kohustustele). Mõistlik on kulutada mõnekümneid dollareid rikastesse riikidesse, et tagada viimase 20% ületamine.

Kuid inimesed, kes väidavad, et SMR-id on energiatootmise peamine või ainus vastus, kas ei tea, millest nad räägivad, on aktiivselt lahku minemas või viivitavad tahtlikult kliimameetmetega.