Små reaktorer kan kickstarta den avstannade kärnkraftssektorn

Ariel Davis

Kärnkraftsindustrin ser stort lovande i att bli liten.

Tidigare i år tog NuScale Energy ett avgörande steg framåt i sin långvariga ansträngning att bygga 12 nedskalade kärnreaktorer på ett tomt paket vid Idaho National Laboratory, ett vidsträckt forskningscampus i utkanten av Idaho Falls (se Shrinking Nuclear ). U.S. Nuclear Regulatory Commission höll med för att påbörja den formella processen med att granska företagets design för 600 megawattsanläggningen, som skulle kunna driva en stad lika stor som Boise två gånger om.

Det ger NuScale, baserat i Portland, Oregon, insidan av att bygga landets första kommersiella reaktorer av denna typ. Kända som små modulära reaktorer, eller SMR, representerar de också den första väsentligen nya reaktordesignen av något slag som nådde denna NRC-milstolpe på decennier.

Men många fler SMR-projekt kommer eller pågår. Det finns ett 50-tal designs eller koncept i olika utvecklings- eller planeringsstadier runt om i världen, enligt Internationella atomenergiorganet . Fyra är redan i avancerad konstruktion i Argentina, Ryssland och Kina.

Om de tidiga projekten byggs och lyckas, ökar dessa mindre och potentiellt säkrare kärnreaktorer den verkliga möjligheten till massproducerade minianläggningar som avsevärt kan minska industrins initiala kostnader och risker. Det kan i sin tur göra det mycket lättare att lägga till en kolfri energikälla som många experter tror kommer att vara avgörande för att minska risken för klimatförändringar.

Å andra sidan vet vi inte hur ekonomiskt anläggningarna verkligen kan fungera förrän de är igång. Och en övergång mot mindre men fler kärnreaktorer kan skapa nya typer av spridningsrisker, varnar vissa observatörer.

Det stora löftet med kommersiella SMR:er är att de skulle vara tillräckligt kompakta för att prefabriceras i fabriker och skickas till sin destination, där de kan staplas ihop för att producera vilken nivå av energigenerering som helst som behövs. Med tiden kan tekniken introducera nya nivåer av förutsägbarhet, tillförlitlighet och stordriftsfördelar till en bransch som har blivit synonymt med kostnadsöverskridanden på miljarder dollar och år av förseningar. Det öppnar också möjligheten att kärnkraft kan tjäna mindre marknader, och till och med militära eller industriella tillämpningar, där en fullskalig reaktor inte skulle vara ekonomiskt vettig.

Den mest omedelbara fördelen är dock att de kan vara billiga nog att byggas överhuvudtaget. Att anskaffa det enorma kapitalet i förväg för att bygga nya fullskaliga reaktorer har blivit allt svårare i USA, särskilt efter att budgeten för två anläggningar i Georgia och South Carolina har skjutit i höjden för Westinghouse Electric. i konkurs , tar nästan med sig sitt moderbolag (se Meltdown of Toshibas Nuclear Business Dooms New Construction i USA).

Små modulära reaktorer som NuScales 50-megawatt-modul lovar att vara storleksordningar billigare. Till och med företagets fullskaliga 12-modulskonfiguration skulle kosta cirka 3 miljarder dollar, uppskattar företaget. Däremot beräknades Westinghouses Vogtle-anläggning i Georgia, som inkluderar två 1 200 megawatts reaktorer, initialt kosta 14 miljarder dollar – och växte till bra bit över 20 miljarder dollar.

NuScales första kraftverk skulle vara ägd av Utah Associated Municipal Power Systems och drivs av Energy Northwest. Om allt går bra kommer den att börja generera el 2026. Det är naturligtvis fortfarande nästan ett decennium kvar. Men förhoppningen är att när NRC godkänner reaktordesignerna och företaget etablerar sin försörjningskedja och tredjepartstillverkningsprocess, kommer det att bli snabbare och lättare att ställa upp kunder och rulla ut reaktorer. Varje given projektplats kommer dock fortfarande att behöva gå igenom ytterligare myndighetstillstånd.

Var och en av NuScales kraftmoduler skulle vara 74 fot höga och 15 fot breda, och de skulle kunna delas upp i tre komponenter som är utformade för att fraktas med pråm, lastbil eller tåg. De är nedskalade och strömlinjeformade versioner av traditionella trycksatta lättvattenreaktorer, men med nya säkerhetsfunktioner. Bland annat skulle reaktorn placeras under jord i en vattenpöl som också skulle fungera som kylvätska. Det skulle eliminera behovet av ytterligare tankar, pumpar och rörledningar. Det skulle också göra det möjligt för ett passivt säkerhetssystem att stänga av reaktorn automatiskt och kyla den utan mänsklig inblandning, även i händelse av en ihållande strömförlust som den som utlöstes av en tsunami i Fukushima, Japan.

Säkerhetsfallet är oöverträffat, säger Tom Mundy, kommersiell chef på NuScale.

TILL siffra av andra företag och forskningsinstitutioner eftersträvar så kallad fjärde generationens SMR-teknologier, inklusive smältsalt och högtemperaturgas. Men i allmänhet står de inför tuffare tekniska utmaningar, såväl som regulatoriska, och kan ta längre tid att utveckla.

NuScales främsta finansiella stödjande är det stora ingenjörsföretaget Fluor, som tog en majoritetsandel i företaget 2011. 2013 tilldelade US Department of Energy företaget 217 miljoner dollar under SMR Licensing Technical Support Program. Men Trump-administrationens budgetförslag inkluderar kraftiga nedskärningar av DOE:s kärnkraftsprogram, vilket kan äventyra företagets förmåga att säkra de återstående 47 miljoner dollar av det anslaget.

Mundy är optimistisk att tvåpartistöd kommer att råda. Faktum är att ett antal republikanska lagstiftare uppmanade President Trump i ett brev i maj för att stödja utvecklingen av SMR, och betonade den överhängande konkurrensen från Kina och Ryssland.

Trots löftet om SMR:er är tekniken inte en säker insats. Särskilt, även om kapitalutgifterna är betydligt lägre, betyder det inte nödvändigtvis att det kommer att ge konkurrenskraftiga elkostnader, särskilt mot lågkostnadsnaturgas.

Vissa spelare har enligt uppgift redan dragit sig tillbaka från SMR, inklusive Westinghouse och Babcock & Wilcox, åtminstone delvis på grund av konkurrens från billigare energikällor.

Kostnaden per megawattimme sjunker inte nödvändigtvis bara för att du bygger en mindre anläggning, säger Ryan Fitzpatrick, biträdande chef för programmet för ren energi på tankesmedjan Third Way. Det måste finnas kostnadsbesparingar genom andra processer.

De kan inkludera saker som kortare byggtider och nya designfunktioner som minskar lagstadgade kostnader. Men nyckeln till att sänka kostnaderna skulle vara att sätta upp fabriker för att veva ut många reaktorer, säger Neil Todreas, professor i kärnvetenskap och teknik vid MIT.

Det kan dock innebära lite av en kyckling-och-ägg-utmaning: att säkra finansiering för att bygga anläggningarna kommer förmodligen att kräva många beställningar, men det skulle vara svårt för ett företag att få dessa beställningar innan det tillförlitligt kan producera reaktorer billigt .

Dessutom har Union of Concerned Scientists tagit upp separata frågor om hur säkra och säkra växterna verkligen kommer att vara. Bland annat gruppen noterade att ett brett spritt nätverk av mindre men fler reaktorer skulle kunna göra det svårare att skydda kärnämne som bland annat kan användas för att tillverka smutsiga bomber.

I slutändan kan eller kanske inte SMR bli det ideala eller mest ekonomiska sättet att lägga till betydande kärnkraftsproduktion till nätet. Men i en nation där det har blivit nästan omöjligt att bygga några nya kärnkraftverk, kan det helt enkelt vara den teknik som behövs för att få industrin att gå framåt igen, säger Todreas.

Jag är inte säker på att det kommer att ske en marsch mot små modulära reaktorer över hela USA under decennier, eller att de helt kommer att ersätta stora kraftverk, säger han. Men visst på kort sikt är de mycket viktiga för kärnkraftens hälsa i USA.

Dölj