Vurdering af levedygtigheden af ​​små modulære atomreaktorer

Små modulære atomreaktorer kunne levere atomkraft til små samfund og landdistrikter, der i øjeblikket betjenes af miljøskadelige fossile brændstoffers energikilder. At vurdere potentialet i disse reaktorer betyder at holde et øje med fortiden, med en anden fast fast i fremtiden.

Små modulære atomkraftreaktorer (SMR'er) kunne overvinde de omkostningsoverskridelser og konstruktionsproblemer, der har forfulgt en atomindustri domineret af større reaktorer. En rettidig ny Fysik åben papir af Esam Hussein, Det Ingeniørvidenskabelige Fakultet, Universitetet i Regina, Canada, gennemgår den aktuelle status for SMR'er og de fordele, de præsenterer.

Verdens energiøkonomi er blevet stærkt afhængig af atomkraft, med salg af elektricitet genereret af atomkraft, der tegner sig for $40-$50 milliarder i salg hvert år og over 100, 000 arbejdere, der alene bidrager til produktionen i USA. Endnu, på trods af at det er meget "renere" med hensyn til drivhusemissioner end fossile brændstoffer, generere elektricitet uden at forbrænde kulstof, atomkraft er langt fra perfekt. Et af problemerne er, at fissionskernekraftværker er dyre at bygge og kræver meget plads. Dette efterlader nogle samfund og landdistrikter dårligt betjent af atomkraft og potentielt af enhver kulstoffattig energi. SMR'er kunne give en løsning.

"Små modulære reaktorer kan understøtte bæredygtig udvikling ved økonomisk at levere pålidelig grundbelastningselektricitet, at begrænse drivhusgasemissionerne og muliggøre social retfærdighed ved at levere energi til isolerede og udsatte samfund og dem med begrænsede økonomiske midler " siger Hussein. "Denne kritiske gennemgang viser, at de, der udvikler den nye lille modulære reaktorteknologi, kan drage stor fordel af tidligere små reaktorer og kan lære af de udfordringer, der har stået over for modulært design, fremstilling og konstruktion i skibsbygningsindustrien."

Ud over disse fordele, Hussein påpeger, at SMR'er kan spille en væsentlig rolle i bortskaffelsen af ​​plutonium af våbenkvalitet, brænde det for at give bæredygtig produktion af nukleart brændsel. Forskeren fortsætter:"Mange jurisdiktioner overvejer små modulære reaktorer som et effektivt middel til at bekæmpe klimaændringer, drage fordel af deres fleksibilitet og den forventede reduktion i byggetid og omkostninger, i sammenligning med konventionel; store atomreaktorer."

For at vurdere levedygtigheden af ​​SMR'er, Hussein fokuserer på designet af mere end 100 reaktorer for at vurdere deres lillehed – både hvad angår størrelse og kraft – ikke overraskende, en vigtig definerende faktor for reaktorer. Det Internationale Atomenergiagentur (IAEA) bestemmer, at "små reaktorer" er alle reaktorer med en effekt på op til 300 MW-elektrisk (MWe).

Hussein vurderer også modulariteten af ​​sådanne reaktorer, et aspekt, der lettest defineres som at have uafhængige eller løst koblede komponenter, der har selvstændig funktionalitet og kan udskiftes eller udskiftes med lignende systemer. "De fleste nye små modulære reaktorer inkorporerer sikkerheds- og driftsfunktioner, der blev afprøvet og testet under atomkraftens pionerår, men begrebet modularitet er stadig tvetydigt, " siger han. "Da dette var en kritisk anmeldelse, alle aspekter af teknologien skulle overvejes og analyseres."

Hovedkonklusionen i gennemgangspapiret var, at mens SMR'er tilbyder en række fordele i forhold til større reaktorer, herunder at lade et kraftværk gradvist opbygge sin kapacitet uden at forpligte sig og risikere stor kapital på forhånd, meget mere viden er nødvendig for at perfektionere sådanne enheder. Heldigvis, denne viden kan hentes fra designet, test og drift af tidligere små reaktorer.

Hvad der er mere tvetydigt og sværere at vurdere, er det udviklende koncept for modularitet, et noget kontroversielt område, der kræver yderligere forskning og undersøgelse. Dette betyder, at SMR'er præsenterer noget af en dikotomi på det nukleare område - med et gennemprøvet element og et mere eksperimentelt aspekt. Som Hussein kort og godt konkluderer:"Hvad er nyt og gammelt på samme tid? En lille modulær reaktor!"