211service.com
Kleine reactoren kunnen de vastgelopen nucleaire sector op gang brengen
Ariel Davis
De kernenergie-industrie ziet een grote belofte in klein worden.
Eerder dit jaar zette NuScale Energy een cruciale stap voorwaarts in haar langdurige poging om 12 verkleinde kernreactoren te bouwen op een leeg perceel in het Idaho National Laboratory, een uitgestrekte onderzoekscampus aan de rand van Idaho Falls (zie Shrinking Nuclear). De Amerikaanse Nuclear Regulatory Commission Akkoord om te beginnen met het formele proces van herziening van de ontwerpen van het bedrijf voor de 600-megawatt-fabriek, die een stad ter grootte van Boise twee keer zou kunnen voeden.
Dat geeft NuScale, gevestigd in Portland, Oregon, de inside track bij het bouwen van de eerste commerciële reactoren van dit type in het land. Ze staan bekend als kleine modulaire reactoren of SMR's en vertegenwoordigen ook het eerste wezenlijk nieuwe reactorontwerp van welke aard dan ook dat deze NRC-mijlpaal in decennia bereikt.
Maar er komen nog veel meer SMR-projecten aan. Er zijn ongeveer 50 ontwerpen of concepten in verschillende ontwikkelings- of planningsfasen over de hele wereld, volgens de Internationaal Agentschap voor Atoomenergie . Vier zijn al in vergevorderde constructie in Argentinië, Rusland en China.
Als de vroege projecten worden gebouwd en slagen, vergroten deze kleinere en potentieel veiligere kernreactoren de reële mogelijkheid van in massa geproduceerde mini-installaties die de initiële kosten en risico's van de industrie aanzienlijk kunnen verminderen. Dat zou het op zijn beurt veel gemakkelijker kunnen maken om een bron van koolstofvrije energie toe te voegen die volgens veel experts van cruciaal belang is om het risico op klimaatverandering te verminderen.
Aan de andere kant weten we pas hoe economisch de centrales kunnen draaien als ze operationeel zijn. En een verschuiving naar kleinere maar talrijkere kernreactoren zou nieuwe soorten proliferatiegevaren kunnen veroorzaken, waarschuwen sommige waarnemers.
De grote belofte van commerciële SMR's is dat ze compact genoeg zijn om in fabrieken te prefabriceren en naar hun bestemming te verzenden, waar ze op elkaar kunnen worden gestapeld om elk gewenst niveau van energieopwekking te produceren. In de loop van de tijd zou de technologie nieuwe niveaus van voorspelbaarheid, betrouwbaarheid en schaalvoordelen kunnen introduceren in een industrie die synoniem is geworden met kostenoverschrijdingen van miljarden dollars en jarenlange vertragingen. Het opent ook de mogelijkheid dat kernenergie kleinere markten zou kunnen bedienen, en zelfs militaire of industriële toepassingen, waar een grootschalige reactor economisch niet zinvol zou zijn.
Het meest directe voordeel is echter dat ze misschien goedkoop genoeg zijn om überhaupt gebouwd te worden. Het bijeenbrengen van het enorme initiële kapitaal om nieuwe grootschalige reactoren te bouwen, is in de Verenigde Staten steeds moeilijker geworden, vooral nadat de budgetten voor twee fabrieken in Georgia en South Carolina enorm waren gestegen, waardoor Westinghouse Electric een fooi kreeg. failliet gaan , waarbij het bijna het moederbedrijf meenam (zie Meltdown of Toshiba's Nuclear Business Dooms New Construction in the U.S.).
Kleine modulaire reactoren zoals NuScale's 50-megawatt-module beloven orden van grootte goedkoper te zijn. Zelfs de volledige configuratie met 12 modules van het bedrijf zou ongeveer $ 3 miljard kosten, schat het bedrijf. Daarentegen zou de fabriek van Westinghouse in Vogtle in Georgia, die twee reactoren van 1.200 megawatt omvat, aanvankelijk 14 miljard dollar kosten, en groeide uit tot ruim $ 20 miljard.
De inaugurele energiecentrale van NuScale zou zijn: eigendom van door de Utah Associated Municipal Power Systems en beheerd door Energy Northwest. Als alles goed gaat, zal het in 2026 beginnen met het opwekken van elektriciteit. Dat is natuurlijk nog bijna een decennium verwijderd. Maar de hoop is dat zodra de NRC de reactorontwerpen ondertekent en het bedrijf zijn toeleveringsketen en het fabricageproces van derden tot stand brengt, het sneller en gemakkelijker zal worden om klanten in een rij te zetten en reactoren uit te rollen. Elke bepaalde projectlocatie zal echter nog steeds aanvullende wettelijke vergunningen moeten ondergaan.
Elk van de voedingsmodules van NuScale zou 74 voet lang en 15 voet breed zijn, en ze kunnen uiteenvallen in drie componenten die zijn ontworpen om per binnenschip, vrachtwagen of trein te worden vervoerd. Het zijn verkleinde en gestroomlijnde versies van traditionele lichtwaterreactoren onder druk, maar met nieuwe veiligheidsvoorzieningen. De reactor zou onder meer ondergronds in een plas water worden geplaatst, die tevens als koelmiddel zou dienen. Dat zou de noodzaak voor extra tanks, pompen en leidingen elimineren. Het zou ook een passief veiligheidssysteem mogelijk maken om de reactor automatisch uit te schakelen en te koelen zonder menselijke tussenkomst, zelfs in het geval van een aanhoudend stroomverlies zoals veroorzaakt door een tsunami in Fukushima, Japan.
De safety case is ongeëvenaard, zegt Tom Mundy, Chief Commercial Officer bij NuScale.
NAAR nummer van andere bedrijven en onderzoeksinstellingen streven naar zogenaamde vierde generatie SMR-technologieën, waaronder gesmolten zout en gas op hoge temperatuur. Maar over het algemeen worden deze geconfronteerd met grotere technische uitdagingen, evenals met regelgeving, en kan het langer duren om zich te ontwikkelen.
De belangrijkste financier van NuScale is het grote ingenieursbureau Fluor, dat in 2011 een meerderheidsbelang in het bedrijf nam. In 2013 kende het Amerikaanse ministerie van Energie het bedrijf $ 217 miljoen toe in het kader van het SMR Licensing Technical Support Program. Maar het begrotingsvoorstel van de Trump-regering omvat scherpe bezuinigingen op de nucleaire programma's van de DOE, wat het vermogen van het bedrijf om de resterende 47 miljoen dollar van die subsidie veilig te stellen in gevaar zou kunnen brengen.
Mundy is optimistisch dat tweeledige steun zal zegevieren. Inderdaad, een aantal Republikeinse wetgevers aangedrongen President Trump in een brief in mei om de ontwikkeling van SMR's te ondersteunen, waarbij hij de op handen zijnde concurrentie van China en Rusland benadrukt.
Ondanks de belofte van SMR's, is de technologie niet zeker. Met name, zelfs als de kapitaaluitgaven aanzienlijk lager zijn, betekent dit niet noodzakelijkerwijs dat het concurrerende elektriciteitskosten zal opleveren, met name ten opzichte van goedkoop aardgas.
Sommige spelers hebben zich naar verluidt al teruggetrokken uit SMR's, waaronder Westinghouse en Babcock & Wilcox, althans gedeeltelijk vanwege de concurrentie van goedkopere energiebronnen.
De kosten per megawattuur hoeven niet per se te dalen omdat je een kleinere fabriek bouwt, zegt Ryan Fitzpatrick, adjunct-directeur van het programma voor schone energie bij de denktank Third Way. Er moeten kostenbesparingen worden gerealiseerd via andere processen.
Dat kunnen zaken zijn als kortere bouwtijden en nieuwe ontwerpkenmerken die de regelgevende kosten verlagen. Maar de sleutel tot het terugdringen van de kosten zou het opzetten van fabrieken zijn om veel reactoren op te starten, zegt Neil Todreas, een professor in nucleaire wetenschap en techniek aan het MIT.
Dat kan echter een beetje een kip-en-ei-uitdaging zijn: het verkrijgen van financiering om de fabrieken te bouwen zal waarschijnlijk veel bestellingen vergen, maar het zou voor een bedrijf moeilijk zijn om die bestellingen te krijgen voordat het op betrouwbare wijze reactoren goedkoop kan produceren .
Daarnaast heeft de Union of Concerned Scientists aparte vragen gesteld over hoe veilig de planten werkelijk zullen zijn. Onder andere kwesties, de groep dat is genoteerd dat een wijdverbreid netwerk van kleinere maar talrijkere reactoren het moeilijker zou kunnen maken om nucleair materiaal te beschermen dat, naast andere gevaren, kan worden gebruikt om vuile bommen te maken.
Uiteindelijk kunnen SMR's al dan niet de ideale of meest economische manier zijn om significante nucleaire opwekking aan het net toe te voegen. Maar in een land waar het bijna onmogelijk is geworden om nieuwe kerncentrales te bouwen, zou het gewoon de technologie kunnen zijn die nodig is om de industrie weer vooruit te helpen, zegt Todreas.
Ik ben er niet zeker van dat er decennialang een mars naar kleine modulaire reactoren in de VS zal zijn, of dat ze grote energiecentrales volledig zullen vervangen, zegt hij. Maar zeker op korte termijn zijn ze erg belangrijk voor de gezondheid van kernenergie in de VS.