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核能的未来:除了发电,还可以怎么用?

发布时间:2019-12-4 16:47百人牛牛  来自: WorldNuclearNews

随着核工业结束了充满挑战的十年,能源的拥护者正在权衡如何将下一代反应堆纳入美国能源市场,该能源市场日益关注碳排放。他们不仅仅是计划发电。核能开发商正在寻找替代用途,从制氢到海水淡化,用于下一代更小,更灵活,更高效的反应堆概念如果他们获得监管部门的批准。业内领导者押注,赢得新市场可以扭转成本超支,竞争压力和电厂关闭的局面,而这些都是在21世纪第一个十年爆发的。随着廉价天然气和可再生能源以及电力需求的稳定,这在财务上将损害较大的传统核电站。预计新的收入来源可能会在未来几十年内帮助核电行业维持生计。核能研究所NEI首席执行官玛丽亚·科尔斯尼克在最近对EE News的采访中说:有了这些进入核能市场的新事物,我认为这是一次看到创新的绝好机会。

 

这项创新的成功取决于一系列小型模块化反应堆(SMR)和先进反应堆设计概念能否在未来二十年内获得联邦批准。核电公司一直在努力扩大其在美国的业务,这主要是由于巨大的高价格标签和对新建传统核能发电厂的监管担忧。NUSCALE高管们上个月对《 EENews》表示,经过近十年的艰苦努力,总部位于俄勒冈州的NuScale Power是第一家寻求核监管委员会NRC批准其SMR设计的公司。他们希望NRC明年发布决定。

 

能源部已启动了国家反应堆创新中心NRIC,以帮助公司进一步开发新的反应堆设计,并验证其进一步部署的能力。所有这些确实表明,能源部肯定会通过提供空间,土地和设施以及专业知识来确保在美国展示新的核技术,以确保民营研发企业可以在美国这样做。核能部长丽塔·巴兰瓦尔(RitaBaranwal)上个月在接受EE News采访时表示。

 

国会山还希望发挥核能在发电以外的潜力。参议员吉姆·里施(R-Idaho)和乔·曼钦(JoeManchin)(D-W.Va。)今年早些时候提出了立法,以帮助扩大美国能源部的核研究计划,包括下一代反应堆可以在电力生产之外找到用途的方式。法案S. 2702将每年将授权5,000万美元以支持这些研究方向。里施在一份声明中说:核能拥有超越传统用途的巨大潜力。

 

1、氢能

 

 

氢燃料被认为是21世纪潜在的清洁能源游戏规则改变者,有助于减少从运输到农业的多个部门的温室气体排放。它也被视为核工业下一代反应堆的一个增长领域,因为可以利用它们的高温和能量从蒸汽中筛出氢分子。NuScale创始人约瑟·雷耶斯(JoseReyes)在最近的一次采访中表示:真正影响碳减排的地方不只是提供电力,那只是有助于电网系统减排,而且现在我们甚至可以开始影响交通运输部门。他补充说:交通运输行业有巨大的利益。雷耶斯估计,NuScale的六模块小型反应堆设计之一每天可产生约200公吨氢气,足以为约60,000辆氢能汽车供能。

 

即便如此,稳定的氢生产收入可能仍需要扩大氢运输部门,这将需要大量的投入。美国能源部已经开始投入研究资金,以研究现有核电站舰队可能具有的制氢能力。9月,部门宣布了1100万美元用于三个核电厂的三个氢气生产示范项目:FirstEnergy Solutions Corp.在俄亥俄州的Davis-Besse工厂,Arizona Public Service Co.在亚利桑那州的Palo Verde工厂以及Xcel之一 能源公司在明尼苏达州的两个核电站。美国能源部轻水反应堆可持续性项目的负责人布鲁斯·霍尔伯特在宣布这些项目的声明中说:这些首创项目代表了改善轻水反应堆工业的长期经济竞争力的重大进展。

 

2、与新能源携手前行

 

 

对于DOE的一个氢气生产示范项目,XcelEnergy将测试其公用事业的其他可再生资产(如风能)得到更多使用时,其核电站是否可以转换为生产氢气的方法。该计划可以使核能在其他电源发电量不足的情况下恢复发电。这种灵活的相互作用是下一代反应堆如何运行的一种愿景,即与可再生能源配对,相辅相成,而不是与他们在电力市场竞争。

 

NEIKorsnick说:您可以想像未来的核能资产:如果电网需要电,那么它可以全部并入电网。” “比如说,这是一个多风的晴天,现在您需要的少了一些;您可以转向然后说,'好吧,我要再制造氢气一段时间''我要输送我的蒸汽转移到其他地方,或者我将运行海水淡化工厂一段时间,然后突然太阳下山了,突然间风停止吹,突然之间电网需要这种支持,然后您可以退回到发电状态。随着电力公司希望将间歇性资源(如风能和太阳能资源)与天然气厂或电池储能装置相结合,以增加清洁能源的使用并达到气候目标,这种灵活性匹配已在起作用。

 

支持者说,当太阳不发光或风不吹来时,SMR可以提供相同类型的备用电源。但他们表示,通过避免使用天然气,这将带来更多的碳节省---这是核能的潜在卖点,因为一些州希望在2050年之前实现零碳净排放目标。

 


3
、水淡化

 

许多核倡导者已经呼吁下一代反应堆来满足将盐水转化为饮用水所需的高耗能需求。联合国称,世界近五分之一的人口无法直接获得清洁的饮用水。随着气候变化改变了全球的水供应,部署额外的海水淡化设施已成为一种可能的解决方案。支持者说,核能通过产生无碳的能源和多余的热量,可以将海水冷凝成饮用水。

 

NuScale董事长兼首席执行官约翰·霍普金斯(John Hopkins)在华盛顿特区美国核协会ANS冬季会议上接受EE新闻采访时说:对我来说,淡化的能量需求将会很大。”“如果您拥有一个像南非开普敦这样的小镇,那里有370万人,那里没有水。一个12模块组成的(小型模块化反应堆)可以为该规模的城市提供饮用水所需的能源。核能必须与其他能源竞争,例如太阳能,太阳能已越来越多地被用来帮助海水淡化设施。

 

 

4、先进制造业

 

反应堆开发人员正在考虑使用其技术来制造用于先进制造的原材料。在某些情况下,制造业可能只需要大量高质量的蒸汽。Korsnick说,行业可以提供这一点。她说:突然之间,您正在制造的产品-不只是电子产品。美国能源部最近向一项由比尔·盖茨支持的先进核能公司TerraPower的合作伙伴关系提供了超过100万美元的赠款,该合作伙伴关系研究使用煤炭生产碳纤维的情况。

 

该研究与怀俄明州的拉马科碳公司(Ramaco Carbon)一起,将研究核技术产生的高热量如何帮助将煤转化为产品,从而使化石燃料获得第二生命,而不只是发电。如今,大多数碳纤维均来自石化产品聚丙烯腈。该公司表示,这种新工艺可能有助于降低成本,使碳纤维更易于用于交通运输领域,该材料的强度和耐热性可以使车辆更安全,更省油。TerraPower集成能源系统项目经理兼创新工程师Josh Walter说:我们相信我们可以使用煤元素(而不是石化产品)来制造碳纤维前驱体,并通过以无碳排放形式的能源对其进行加热来提取碳纤维前驱体。将来可能是核能。

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