Er disse små, iboende sikre atomreaktorer vejen til en kulstoffri fremtid?

I de seks årtier siden Shippingport Atomic Power Station nær Pittsburgh begyndte at fungere som landets første kommercielle atomreaktor, industrien har bygget stadig større anlæg for at forbedre stordriftsfordelene. En typisk kommerciel reaktor producerer nu omkring 20 gange så meget elektricitet som den første Shippingport-enhed i 1958.

Så det kan virke kontraintuitivt, at industrien ikke ser fremtiden i at bygge gigantiske planter, men i små modulære reaktorer, eller SMR'er - fabriksbyggede enheder med færre dele, designet til at blive installeret under jorden med passive kølesystemer, som industrien siger, er "iboende sikre."

I modsætning til store nukleare enheder, som er designet til at fungere fuldt vippe hele året, SMR-designere siger, at de små enheder er fleksible nok til at blive skruet op efter behov for at udfylde huller i produktionen fra vind- og solcelledrevne anlæg - en kritisk rolle, da nogle ser atomkraft som en kulstoffri bro mellem fossile brændstoffer og vedvarende energi. Det verdensomspændende marked for sådanne reaktorer forventes at nå op på 100 milliarder dollars i 2035, ifølge Nuclear Energy Agency, en mellemstatslig organisation med base i Paris.

Blandt amerikanske udviklere, NuScale Power of Corvallis, Malm., har overgået sine konkurrenter – inklusive Holtec International fra Camden – for at fremme sit design tættere på målstregen. Støttet med 275 millioner dollars i tilskud fra det amerikanske energiministerium, NuScale har investeret omkring 800 millioner dollars for at designe en 75 fod høj cylindrisk reaktor, som Nuclear Regulatory Commission forventes at godkende næste år. NuScale sigter mod at begynde at producere strøm på sit første anlæg i 2026.

"Der er gode argumenter for SMR'er på mange markeder, både i USA og i hele verden, " sagde John Kotek, vicepræsident for politikudvikling og offentlige anliggender for Nuclear Energy Institute, en branchegruppe.

Men ikke alle er solgt på deres løfte.

"SMR'er ser ud til at være et modefænomen, så vidt jeg kan se, " sagde Edwin Lyman, en senior videnskabsmand hos Union of Concerned Scientists, som skrev et meget citeret papir, der satte spørgsmålstegn ved økonomien i små reaktorer. "Der er meget lidt substans i dens motivation, andet end den private sektor har ikke råd til reaktorer i almindelig størrelse."

'SIKRERE, OMKOSTNINGSEFFEKTIV'

Hver NuScale-reaktor ville producere 60 megawatt strøm - det samme som den originale Shippingport-reaktor, som blev nedlagt i 1989. Virksomheden siger, at dets enheder kan installeres individuelt, eller i grupper. Det oprindelige anlæg ved Department of Energy's Idaho National Laboratory ville indeholde 12 reaktorer. Utah Associated Municipal Power Systems er den primære kunde.

De mindre reaktorer vil være omkostningseffektive, fordi de kan masseproduceres på eksisterende amerikanske produktionsfaciliteter, dramatisk reduktion af byggeomkostninger og -tider på stedet, sagde Tom Mundy, NuScales kommercielle direktør.

SMR-designere siger, at anlæggene vil have brug for færre operatører, og fordi designet er mere sikkert, de har også bedt NRC om at reducere de 10-mile nødplanlægningszoner, der nu kræves for større kommercielle reaktorer, til et område begrænset til anlæggets område. Kritikere såsom Union of Concerned Scientists har modsat sig anmodningen, siger, at anlæggene og deres akkumulerede brugte brændsel stadig udgør en betydelig risiko.

"De hævder, at reaktorerne er så sikre, at terrorister ikke effektivt vil være i stand til at forårsage en massiv radiologisk forureningshændelse, og jeg beder om at være anderledes, " sagde Lyman.

De oprindelige markeder for SMR'er forventes primært at være oversøiske, hvor elomkostningerne er højere og atomenergi kan konkurrere, NuScale siger. Nogle mellemøstlige lande, der er udsultet af vand, har udtrykt interesse, fordi nogle enheder kan konfigureres til at producere damp, frem for elektricitet, til at drive et nærliggende vandafsaltningsanlæg.

ANTIDOT TIL KLIMAÆNDRINGER

Industrien positionerer også kulstoffrie kernekraftværker som en modgift mod klimaændringer. De citerer en nylig undersøgelse fra Massachusetts Institute of Technology, der viste, at det ville koste mindre at installere atomkraft sammen med vedvarende energi for at reducere kulstofemissioner, end det ville stole udelukkende på vind, sol- og batteriopbevaring for at reducere emissionerne.

"Både nationalt og internationalt, der er en erkendelse af mange, at for at nå kulstof-klimamål, der er ved at blive sat, atomkraft skal være en del af ligningen, " sagde Mundy, som arbejdede for Exelon Generation på Kennett Square, før han kom til NuScale i 2012. Han bor i Chester County.

På trods af klimafordelene, mange miljøfortalere er indædt imod enhver udvidelse af atomenergiens rolle, inklusive skeptikere, der citerer sikkerhedsproblemer, der blev afsløret ved ulykken for 40 år siden i denne måned på Three Mile Island Unit 2 i Pennsylvania, hvilket satte en bremse på industriens vækst i 1980'erne. I de sidste 20 år, kun én ny kommerciel fabrik er begyndt i drift i USA, og kun to er i øjeblikket under opførelse.

Lyman sagde, at industrien ville være nødt til at producere "hundrede eller tusinder" af enheder for at reducere omkostningerne og reducere behovet for statsstøtte.

Men NuScale siger, at det kun skal producere 12 reaktorenheder, og bygge tre kraftværker, at udvikle den nødvendige erfaring for at nedbringe omkostningerne. "Klart, vi taler ikke om hundredvis, og tydeligvis ikke tusinder, " sagde Mundy. "Der er intet kompliceret ved dens konstruktion, sammenlignet med store gigawatt-anlæg."

Atomkraftens omkostninger er kernen i en debat, der officielt blev lanceret i Pennsylvania i sidste uge med introduktionen af ​​et forslag om at give atomindustrien $500 millioner i årlige tilskud, betalt af elkunder. Nukleare operatører har truet med at lukke flere Pennsylvania-reaktorer, fordi de ikke er i stand til at konkurrere på lavpris-elektricitetsmarkeder oversvømmet af billig strøm fra naturgasanlæg.

Exelon Generation siger, at den vil lukke Three Mile Island Unit 2 ned, placeret ved siden af ​​den delvist demonterede enhed 1, medmindre statens lovgivere kommer til undsætning inden juni. TMI beskæftiger 675 mennesker og producerer mere kulfri strøm end al statens solenergi, vind, og vandkraftværker kombineret. First Energy Corp., som driver to reaktorer på Beaver Valley Power Station i det vestlige Pennsylvania, har også annonceret planer om at trække reaktorerne tilbage i 2021.

Mens industrien trækker sig sammen, håb springer evigt blandt nukleare fortalere, hvis sande troende er drevet af løftet om at udnytte den enorme mængde energi, der er låst i radioaktivt brændstof.

LOKALE FORBINDELSER

Snesevis af virksomheder arbejder på at udvikle nye atomreaktorer, herunder såkaldte Generation IV-reaktorer, der afkøles med materialer som smeltede salte, inerte gasser, eller endda flydende metaller.

Flere virksomheder har fokuseret på at udvikle SMR-design. Holtec International, en privat virksomhed i Camden, hvis kerneforretning er håndtering af brugt brændsel ved atomreaktorer og nedlukning af gamle reaktorer, har udviklet et 160 megawatt reaktordesign, det kalder SMR-160. Projektets status er uklar, og Holtec svarede ikke på skriftlige spørgsmål.

"Jeg har ikke set beviser for, at det virkelig udvikler sig, " sagde Lyman, af Union of Concerned Scientists.

Westinghouse og BWX Technologies Inc., som begge har lang historie med at bygge reaktorer, opgivet deres SMR-projekter.

NuScale valgte i september BWXT til at bygge sin SMR. BWXT, som byggede mange af de små reaktorer, der blev brugt til at drive amerikanske flådes skibe og ubåde, planlægger at udlicitere komponentfremstilling til Precision Custom Components of York, Pa.

Mundy sagde ved at outsource produktionen til eksisterende fabrikker, NuScale kan holde omkostningerne nede sammenlignet med at bygge en ny fabrik. NuScales majoritetsejer er gigantentreprenøren Fluor Corp.

Mundy siger, at NuScale-designet ikke er en mindre version af en større reaktor.

"Vi har funktioner, der er forskellige, som du ikke kommer til at finde i konkurrencen, og vi har en meget stærk kundeinteresse i vores teknologi, " han sagde.

KATASTESSIKKER DESIGN

Hver reaktorbeholder er omgivet af sin egen højtryksstål indeslutning, og nedsænket i en otte millioner gallon vandbassin, så der er ikke behov for en hærdet indeslutningsbygning.

Fukushima-atomkatastrofen i Japan i 2011 blev udløst, da de seks værker mistede strøm fra stedet efter et jordskælv, og nødgeneratorerne på stedet, der drev anlæggets kølevandspumper, svigtede, fordi de var blevet oversvømmet af en tsunami. Operatørerne var ude af stand til at genoprette kølevandet, før fire reaktorer smeltede om, spreder radioaktiv forurening ud over landskabet.

"Vores teknologi kræver ikke behovet for offsite strøm, " sagde Mundy. "I et tilfælde, hvor stationen mister al strøm, vores reaktorer vil automatisk lukke ned, og de vil selvafkøle i en ubestemt periode uden behov for at tilføje vand, uden behov for at få operatørerne til at foretage sig yderligere, eller for behovet for at genoprette AC- eller DC-strøm."

Lyman sagde, at han er bekymret for, at flere modulære reaktorer ville fejle i NuScale-anlægget, men at NRC vil acceptere mere risiko, fordi det er under pres for ikke at hindre licensprocessen.

"Hvis alt fungerer rigtigt, reaktoren vil blive sikkert afkølet, " sagde han. "Der er en række måder, hvorpå billedet kan ende med at blive knap så smukt."

©2019 Philly.com
Distribueret af Tribune Content Agency, LLC.