Kāpēc uzlabotie kodolreaktori dod labumu rūpniecībai un no oglēm atkarīgām valstīm

Ķīmisko vielu ražotājs DowDow
izstrādās nelielu kodolreaktoru rūpnieciskiem lietojumiem, potenciāli aizstājot dabasgāzi, kas tagad tiek sadedzināta ārkārtīgi augstā temperatūrā, lai veiktu izmaiņas ķīmiskajos savienojumos. Tomēr progresīvās kodoltehnoloģijas panāk to pašu rezultātu, neizlaižot oglekļa emisijas.

Tā sauktie IV paaudzes augstas temperatūras reaktori ir vislabāk pazīstami ar elektroenerģijas ražošanu. Bet tos var izmantot arī rūpniecība. Tā kā tie darbojas 800 grādu temperatūrā pēc Celsija, tie var apstrādāt ķimikālijas, atsāļot okeāna ūdeni un ražot tīru ūdeņradi elektrībai un transportam. Vēl labāk: reaktori var atrast vietu, kur kādreiz atradās aizslēgtās ogļu rūpnīcas, tādējādi atjaunojot ekonomisko veselību izpostītos valsts reģionos.

"Elektrība ir zemu karājas auglis," saka Patriks Vaits, projekta vadītājs Kodolinovāciju alianse, sarunā ar šo rakstnieku. “Mēs vēl neesam integrējuši kodolenerģiju ar lielām ķīmiskajām iekārtām. Var rasties dažas žagas un lietas, kas jāpārvar. Bet pirmos reaktorus rūpnieciskiem lietojumiem mēs redzēsim desmitgades beigās. Pēc ceturtā un piektā reaktora uzbūvēšanas uzņēmumi pierakstīsies bariem. Mērķis ir dekarbonizācija.

Konkrēti, Dow sadarbojas ar X-energy izstrādāt nelielu moduļu reaktoru vienā no Dow objektiem līča piekrastē, kas varētu sākt darboties 2030. gadā. Dow arī ieņem mazākuma daļu X-enerģijas jomā. Katrs modulārais reaktors var radīt 80 megavatus. Taču tos var sakraut kopā, lai ražotu 320 MW, nodrošinot tīru, uzticamu un drošu bāzes slodzes jaudu elektroenerģijas sistēmu vai rūpniecisku lietojumu atbalstam.

Esošie ASV kodolreaktori ir otrās paaudzes, lai gan Southern Company būvē trešās paaudzes reaktorus, ko izstrādājusi Westinghouse. Mazie modulārie reaktori ir ceturtā paaudze, kas ražo vairāk elektroenerģijas par mazākām izmaksām. Trešā un ceturtā paaudze avārijas gadījumā automātiski izslēgsies.

“Uzlabota maza moduļu kodoltehnoloģija būs būtisks instruments Dow ceļā uz nulles oglekļa emisijām un mūsu spējai veicināt izaugsmi, piegādājot klientiem produktus ar zemu oglekļa emisiju,” saka. Džims Fitterlings, Dow izpilddirektors. "X-energy tehnoloģija ir viena no vismodernākajām, un, kad tā tiks ieviesta, tā nodrošinās drošu, uzticamu, zemu oglekļa emisiju jaudu un tvaiku."

Grūti dekarbonizētas nozares

Pašlaik 99% no pasaulē saražotā ūdeņraža ir iegūti no fosilā kurināmā. To sauc par pelēko ūdeņradi. Mērķis ir nonākt pie zaļā ūdeņraža, kur saules paneļi vai vēja turbīnas ražo elektroenerģiju, izmantojot elektrolizatoru. Bet siltumenerģija un elektrība no kodolenerģijas var arī sadalīt ūdens molekulu, lai iegūtu ūdeņradi, ko izmanto naftas rafinēšanai, tērauda ražošanai vai ķīmisko vielu ražošanai.

Šāds process ir bez emisijām un ļoti vajadzīgs. Saskaņā ar ASV Vides aizsardzības aģentūra, elektroenerģija izraisīja 25% no globālajām siltumnīcefekta gāzu emisijām, savukārt rūpnieciskās darbības veidoja 24%. Transports veidoja 27%, viss 2020. gadā.

Kodolenerģija var arī atsāļot jūras ūdeni. Saskaņā ar Starptautiskās Atomenerģijas aģentūras datiem katru dienu tiek saražoti 40 miljoni kubikmetru dzeramā ūdens, galvenokārt Tuvajos Austrumos un Ziemeļāfrikā, izmantojot fosilo kurināmo, lai iegūtu tvaiku vai elektrību, lai atvieglotu procesu. Taču tajā norādīts, ka kodolenerģijas un atsāļošanas rūpnīcas apvienojas Japānā un Kazahstānā, kur komerciālās iekārtas darbojas kopš 1970. gadiem.

"Ja mūs interesē tīra enerģija, padomājiet par visiem mūsu rīcībā esošajiem degvielas avotiem," saka alianses Vaits. “Elektrības ražošana veido aptuveni 25% no mūsu emisijām. Kodolenerģija var risināt grūti dekarbonizētās rūpniecības nozares. Atomelektrostacijām arī jādarbojas ar pilnu jaudu. To izmantošana atsāļošanai un ūdeņraža ražošanai, vienlaikus ražojot uzticamu elektroenerģiju, ir laba sinerģija un rentabla.

Protams, ir jāpārvar daudz šķēršļu. Kodoldegvielu bieži raksturo, pamatojoties uz konkrēta urāna izotopa U-235 koncentrāciju. Reaktoriem, kas pašlaik darbojas Amerikas Savienotajās Valstīs, ir nepieciešams degvielas bagātināšanas līmenis 3–5% U-235, kas pazīstams kā mazbagātināta urāna degviela. Daudziem progresīviem reaktoriem, kas tiek izstrādāti, būs nepieciešams augstāks degvielas bagātināšanas līmenis, dažiem līdz pat 20% U-235. Šo augstākas bagātināšanas urāna degvielu sauc par augstas pārbaudes, zemi bagātinātu urānu (HALEU).

Galvenais izaicinājums uzlabotajiem reaktoriem, kuriem nepieciešama HALEU degviela, ir tas, ka materiāls nav komerciāli pieejams Amerikas Savienotajās Valstīs. Vienīgais piegādātājs ir Krievijas valsts uzņēmums TENEX, kas mūsdienu apstākļos nav vēlams. Taču federālie stimuli varētu katalizēt iekšzemes degvielas ražošanu un radīt ilgstošu vērtību ķēdi. Pretējā gadījumā to nodrošina arī Austrālija, Kanāda un Kazahstāna.

Vai kodolenerģija var aizstāt ogles?

Tajā pašā laikā šo moderno kodolreaktoru celtniecības izmaksas ir grūti noteikt. Lielāka pārliecība būs pēc tam, kad izstrādātāji sāks projektēt rūpnīcas un modelēt izdevumus. Turklāt, tā kā sabiedrība maksā oglekli, kodolenerģija būs pievilcīgāka. Apsveriet, ka uzņēmums GE Hitachi Nuclear Energy sadarbojas ar Ontario Power Generation, lai izveidotu nelielu reaktoru, kas tiks palaists 2024. gadā: viņi cenšas panākt, lai citi ieviestu to pašu tehnoloģiju, lai samazinātu izmaksas.

Kodolenerģija, protams, ir sastapusi pretestību kopš incidenta Three Mile Island 1979. gadā. Taču dekarbonizācijas centieni to varētu mainīt, jo īpaši tie, kas palīdz no oglēm atkarīgiem reģioniem. Rietumvirdžīnijas likumdevējs ir ieviesis politiku, kas ļautu maziem moduļu reaktoriem aizstāt pārtrauktās ogļu stacijas. Indiāna, Ilinoisa, Montana un Vaiominga apsver līdzīgus pasākumus.

Patiešām, Simon Irish, izpilddirektors Zemes enerģija, raksta, ka ceturtās paaudzes atomelektrostacijas var aizstāt ogļu iekārtas, atdzīvinot kopienas, kurās tās ir uzņēmušās. Tā kā šie uzlabotie reaktori var darboties tādā pašā temperatūrā kā ogļu katls, tā ir praktiska ideja. Turklāt rezerves vienība ir bez emisijām.

Enerģētikas departamenta Aizdevumu programmu biroja direktors Džigars Šahs apstiprina šo domāšanu, sakot, ka šī kustība ir loģisks sākums, jo infrastruktūra un tīkla savienojumi jau ir izveidoti. Viņa aģentūra nodrošina 11 miljardus dolāru, lai palīdzētu izstrādāt mazus moduļu reaktorus.

"Ja kodolrūpniecība darīs to, ko tā ir darījusi gadu desmitiem, cilvēki vilcināsies," saka Vaits no Nuclear Innovation Alliance. "Tas nav labi izturējies ar sabiedrību. Tagad mums ir iespēja dot kodolenerģijai vēl vienu iespēju dekarbonizācijas dēļ. Taču mums ir jāveido uzticēšanās kopienām un jāizskaidro tehnoloģijas. Mums ir jāpārliecinās, ka viņi ir apmierināti ar to. Mums ir jāsaņem sociālā licence kodolenerģijai — lai cilvēki to vēlētos savos pagalmos.

Beidzot var notikt kodolenerģijas renesanse. Dekarbonizācija ir stimuls. Bet Inflācijas samazināšanas likums pievieno nodokļu priekšrocības, kas izraisīs investoru un aizdevēju interesi, gūstot labumu delikātajām kopienām un ekonomikai plašāk. Dow pamana iespēju — potenciālu priekšteci citiem ražotājiem.