美聯社記者S.M.布萊恩(Susan Montoya Bryan)3月5日在《阿布奎基》雜志網上發表文章"實驗室科學家概述核能研究的希望清單"[1]。美國《核能協會》網站當日"鏈接"了這個報道,說美國能源部召集全國大學和國家實驗室的工程師和研究人員座談,設法更好地理解美國政府必須致力解決與核能有關的關鍵挑戰。專家們列舉了新堆設計、穩定經費和公眾對核電的看法等等,認為核電是"我們能建造的單機上百萬千瓦的唯一不發射碳的能源"。
美國能源部正在新墨西哥大學、麻省理工學院和國內另外幾處召集分組研討會,討論縮小國家需要致力解決的核能方面關鍵研究問題的清單。來自全國實驗室和大學的工程師和研究人員說,美國需要提供試驗場所,使最新的核能創新項目接受檢驗,而不在設計上"輸給"中國和其他國家。
六個小組概述的檢查結果有意指導對什么研究提供經費做出決策。其實,這是美國能源部核能辦公室確定核能年度資助項目的習慣做法。
洛斯o阿拉莫斯國家實驗室工作人員拉奧(D.V.Rao)說,沒有辦法小規模地檢驗新觀念,科學家們就沒有辦法勸說投資人"跳上舞臺"。接受采訪時,他說"有挫折感,我們需要打破這種模式。""我們需要經歷周期性的發展,就像太空探索技術公司(SpaceX)造出他們的火箭。他們并不總是坐在實驗室里'設計再設計',而是拿出火箭并進行試驗。"
與會者描述了許多建議和領域,在促進核能創新方面,美國能做得更好。三天的研討會討論了每項事務,從穩定經費和安全到監管改變、新堆設計、水的可用性,以及公眾對核電的看法等。能源部正在尋找各種辦法把現有的技術用于核能,特別感興趣的是核技術如何適應便宜的電力生產和可再生能源、國家安全和環境。
據美國能源信息署報道,許多歐洲國家的可再生能源和核能發電水平越來越高,歐盟開放的電力一半以上來自無碳能源。美國2012年無碳能源的電力還不到1/3。美國現有100臺反應堆在運行,聯邦能源官員預期未來二十年內核電增長的速度有可能超過可再生能源。
環境分組曾奮力爭取更多太陽能和風電,還對核能發電的潛在環境影響以及核遺產場址清理和退役成本表示憂慮。泰拉能源(TerraPower)公司技術整合主任凱萬o威弗(Kevan Weaver)說,考慮到可再生能源的間歇性和缺少儲存能力,核電必須是問題解決方案的一部分,因為監管機構指望控制污染。
參加阿布奎基研討會的威弗說,"核能是我們能單機上百萬千瓦建造的唯一不發射碳的能源。"億萬富翁比爾·蓋茨主持、總部位于華盛頓的泰拉能源公司希望2025年建造下一代原型堆,并準備隨后10年建成商用核電廠。
美國政府核能科研項目資金由能源部核能辦公室控制,偏重基礎科研和技術研發。涉及先進堆技術和概念的工程驗證,多采取"私辦公助"方式。這次組織廣泛討論后可能有什么改變,會給什么先進堆工程驗證項目提供資助,還有待觀察。
我認為,美國最希望優先驗證的先進堆是高溫氣冷堆(HTGR);傳統核能界最推崇的鈉冷快堆(NFR)時機"不宜";"民間"和"非傳統核能界"最熱烈稱頌的熔鹽堆(MSR)還不夠成熟:
-高溫氣冷堆(HTGR)是美國政府最期待驗證、技術成熟的"下一代核能裝置"(NGNP),既能高效發電,又可給各種工業用戶提供高溫工藝熱能。美國核管會有頒證準備和基礎;TRISO涂覆顆粒燃料、材料、設計方法和用戶應用程序基本成熟;存在與私方合作開發和商用化的伙伴和用戶聯盟,只是原型堆驗證公/私方出資比例尚未達成協議[2]。鑒于中國山東榮成HTR工程項目進展順利、2017年底能建成發電的"刺激",能源部和NGNP工業聯盟雙方存在達成妥協的可能性。
-先進的鈉冷快堆(AFR-100)是美國和國際"傳統核能界"最推崇的第四代核能系統,美國的目標是"用過的"核燃料再循環。雖然相對其他第四代核能系統總體上有競爭優勢[3],但全世界60多年的發展和進步"形象"不佳。世界不缺乏鈾資源;美國的能源狀況和經濟發展對"選中"的時機"不宜"。用過的核燃料短期(60年)地面"暫存"可以接受,所以不急于核燃料"閉環"。關鍵是基建成本高昂,燃料制造成本比天然鈾高一個量級。有人說"再投入更多資源是荒謬的",還有人還在國會山網站貼出"快堆,你慢些走"的貼子。國會早就斷言增殖堆"本性"不經濟[4]。
-熔鹽堆(MSR)是目前美國和全世界"民間"和"非傳統核能界"最熱烈"稱頌"的第四代核能系統。最大優勢是安全、簡單和經濟,而發電成本低于燃煤電廠,經常被形容為"好得令人'不可思議'"。MSR結構非常簡單,但問題在于"冷卻劑"采用高溫"熔鹽"(最低400℃以上),對一般人很生疏;核燃料熔解在"熔鹽冷卻劑"內,整個"主系統"運行帶極強放射性,出現任何異常無法靠近。最近加拿大和美國出現了"主系統"雙備用和"定期"更換(4-7年)設計[5,6],但還不夠成熟,一時難以被"接受"[7]。
參考資料:
1. Susan Montoya Bryan/Associated Press,Lab scientists outline research wish list for nuclear energy,Albuquerque Journal,March 5, 2015
2. GAO,ADVANCED REACTOR RESEARCH:DOE Supports Multiple Technologies, but Actions Needed to Ensure a Prototype Is Built,GAO-14-545,June 2014
3. Barry W. Brook, Jan B. van Erp, Daniel A. Meneley, Thomas A. Blees,The case for a near-term commercial demonstration of the Integral Fast Reactor,Elsevier B.V,4 December 2014
4. Rod Adams,Slowly accelerate fast reactor development,Atomic Insights,February 4, 2015
5. Simon Irish and David LeBlanc,The Integral Molten Salt Reactor, NN, 2014-12
6. WNN, Martingale reveals its ThorCon liquid-fuel reactor design, 07 January 2015
7. 財富中文網,美國將協助中國建造一座新型高級核反應堆,2015-02-06
責任編輯: 江曉蓓