英國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)制造商勞斯萊斯是印第安納州的一家大型雇主，該公司正在努力開(kāi)發(fā)小型模塊化核反應(yīng)堆(SMR)，盡管該項(xiàng)目仍處于規(guī)劃階段。(渲染圖由勞斯萊斯提供)
近日，普渡大學(xué)發(fā)布了一項(xiàng)由印第安納州能源開(kāi)發(fā)辦公室資助的綜合研究——《SMR 技術(shù)及其對(duì)印第安納州的影響研究》，指出小型核反應(yīng)堆(SMR)能夠?yàn)橛〉诎布{州滿足其能源需求提供巨大機(jī)會(huì)，并確定了該州八個(gè)現(xiàn)有或以前的煤礦場(chǎng)址作為煤轉(zhuǎn)核的潛在機(jī)會(huì)。
普渡大學(xué)于5月宣布，該校被選中研究小型核技術(shù)及其未來(lái)在印第安納州供電的潛力。此前，普渡大學(xué)已發(fā)布了一項(xiàng)關(guān)于其西拉斐特校區(qū)核能可行性的單獨(dú)研究。
在印第安納州能源開(kāi)發(fā)辦公室11月發(fā)布的州政府資助報(bào)告中，研究人員對(duì)小型模塊化反應(yīng)堆(SMR)給予了高度評(píng)價(jià)，稱其為“全天候可調(diào)度的無(wú)碳電力來(lái)源”，能夠滿足該州日益增長(zhǎng)的能源需求。據(jù)印第安納州透明度門戶網(wǎng)站報(bào)道，州政府辦公室為此向普渡大學(xué)的團(tuán)隊(duì)提供了30萬(wàn)美元的資金支持。
研究中的SMR被描述為緊湊型核反應(yīng)堆，其發(fā)電量可高達(dá)500兆瓦，盡管國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)將SMR的發(fā)電量定義為低于300兆瓦，而印第安納州法律則將其定義為高達(dá)470兆瓦。聯(lián)邦政府尚未對(duì)SMR給出明確定義。
與傳統(tǒng)核電站相比，小型反應(yīng)堆旨在提供具有“增強(qiáng)的安全特性”的“可擴(kuò)展的能源解決方案”。盡管目前美國(guó)乃至全世界計(jì)劃建設(shè)的少數(shù)幾個(gè)SMR核電站尚未投入運(yùn)營(yíng)，但印第安納州的主要雇主勞斯萊斯正在開(kāi)發(fā)一座SMR核電站。
盡管印第安納州的大部分電力仍來(lái)自煤炭，且州議員們對(duì)采用其他能源選擇持謹(jǐn)慎態(tài)度，但支持者認(rèn)為，新技術(shù)比目前使用的大型核反應(yīng)堆更便宜、更安全。然而，前期采用成本可能會(huì)大幅增加，一些科學(xué)家和環(huán)保組織則擔(dān)心運(yùn)營(yíng)成本實(shí)際上要高得多，并擔(dān)憂SMR核電站可能比開(kāi)發(fā)商承認(rèn)的更危險(xiǎn)。
盡管如此，普渡大學(xué)的研究人員仍表示，SMR是一個(gè)不應(yīng)錯(cuò)失的機(jī)會(huì)，煤轉(zhuǎn)核可以幫助印第安納州利用現(xiàn)有能源供應(yīng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)凈零碳排放。研究人員在研究中指出：“SMR為印第安納州向更清潔、更具彈性和更多樣化的能源未來(lái)轉(zhuǎn)型提供了可行的機(jī)會(huì)。”
研究還指出，過(guò)去20年來(lái)，印第安納州的發(fā)電總量下降了26%，但同期電力消耗僅下降了3%。2023年，印第安納州成為美國(guó)第二大煤炭消費(fèi)州，煤炭占該州電網(wǎng)發(fā)電量的45%。然而，印第安納州的能源需求預(yù)計(jì)在2022年至2030年間將增長(zhǎng)3%。
從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，小型模塊化反應(yīng)堆可以“減輕關(guān)閉燃煤電廠的經(jīng)濟(jì)影響”，并為“顯著便宜”的能源打開(kāi)大門。此外，該設(shè)施在建設(shè)和運(yùn)營(yíng)期間將提供高薪工作，增加稅基，并有可能為整個(gè)印第安納州創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)。
(圖片來(lái)自普渡大學(xué)對(duì)印第安納州小型模塊化核反應(yīng)堆技術(shù)的研究)
研究確定了八個(gè)煤礦場(chǎng)址適合開(kāi)發(fā)SMR，包括六個(gè)現(xiàn)有的煤礦場(chǎng)址和兩個(gè)最近退役的煤礦場(chǎng)址。同時(shí)，研究還指出，盡管另外八個(gè)地點(diǎn)通過(guò)了研究人員最高級(jí)別的技術(shù)篩選，但由于人口密度高、地震可能性大、位于洪泛區(qū)內(nèi)等因素，這些地點(diǎn)不太理想。
從成本方面來(lái)看，運(yùn)營(yíng)一座核電站的成本往往是同等規(guī)模的燃?xì)廨啓C(jī)電站或燃煤電站運(yùn)營(yíng)成本的“一半左右”。與規(guī)模類似的煤電廠相比，核電廠通常能創(chuàng)造兩倍的當(dāng)?shù)鼐蜆I(yè)崗位，且SMR工人的平均收入比煤電廠工人高出18%。此外，核電廠的收入也比煤電廠高出約78%。
使用現(xiàn)有的煤礦場(chǎng)可以最大限度地減少對(duì)環(huán)境的影響，并允許SMR項(xiàng)目利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施。此外，當(dāng)核電廠取代燃煤電廠時(shí)，它可以直接取代基載電力資源，并提供與之前燃煤電廠相同的負(fù)荷。
(圖片來(lái)自普渡大學(xué)對(duì)印第安納州小型模塊化核反應(yīng)堆技術(shù)的研究)
盡管研究發(fā)現(xiàn)小型核反應(yīng)堆“前景光明”，但其部署仍面臨諸多挑戰(zhàn)。建設(shè)成本高昂，特別是對(duì)于首臺(tái)此類機(jī)組來(lái)說(shuō)。供應(yīng)鏈穩(wěn)定性也是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)，高成本部件需要可靠的供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。此外，還需要仔細(xì)規(guī)劃以適應(yīng)聯(lián)邦和州監(jiān)管框架。
研究人員建議，印第安納州領(lǐng)導(dǎo)人應(yīng)制定廣泛的計(jì)劃或激勵(lì)措施，推動(dòng)核部件在州內(nèi)制造。同時(shí)，能源利益相關(guān)者應(yīng)進(jìn)行可行性研究，為SMR開(kāi)發(fā)建立合作伙伴關(guān)系，并優(yōu)先考慮利益相關(guān)者的參與。
