隨著核工業(yè)結(jié)束了充滿挑戰(zhàn)的十年，能源的擁護(hù)者正在權(quán)衡如何將下一代反應(yīng)堆納入美國能源市場，該能源市場日益關(guān)注碳排放。他們不僅僅是計劃發(fā)電。核能開發(fā)商正在尋找替代用途，從制氫到海水淡化，用于下一代更小，更靈活，更高效的反應(yīng)堆概念—如果他們獲得監(jiān)管部門的批準(zhǔn)。業(yè)內(nèi)領(lǐng)導(dǎo)者押注，贏得新市場可以扭轉(zhuǎn)成本超支，競爭壓力和電廠關(guān)閉的局面，而這些都是在21世紀(jì)第一個十年爆發(fā)的。隨著廉價天然氣和可再生能源以及電力需求的穩(wěn)定，這在財務(wù)上將損害較大的傳統(tǒng)核電站。預(yù)計新的收入來源可能會在未來幾十年內(nèi)幫助核電行業(yè)維持生計。核能研究所NEI首席執(zhí)行官瑪麗亞·科爾斯尼克在最近對E＆E News的采訪中說：“有了這些進(jìn)入核能市場的新事物，我認(rèn)為這是一次看到創(chuàng)新的絕好機(jī)會。”
這項創(chuàng)新的成功取決于一系列小型模塊化反應(yīng)堆（SMR）和先進(jìn)反應(yīng)堆設(shè)計概念能否在未來二十年內(nèi)獲得聯(lián)邦批準(zhǔn)。核電公司一直在努力擴(kuò)大其在美國的業(yè)務(wù)，這主要是由于巨大的高價格標(biāo)簽和對新建傳統(tǒng)核能發(fā)電廠的監(jiān)管擔(dān)憂。NUSCALE高管們上個月對《 E＆E News》表示，經(jīng)過近十年的艱苦努力，總部位于俄勒岡州的NuScale Power是第一家尋求核監(jiān)管委員會NRC批準(zhǔn)其SMR設(shè)計的公司。他們希望NRC明年發(fā)布決定。
能源部已啟動了國家反應(yīng)堆創(chuàng)新中心NRIC，以幫助公司進(jìn)一步開發(fā)新的反應(yīng)堆設(shè)計，并驗證其進(jìn)一步部署的能力。“所有這些確實表明，能源部肯定會通過提供空間，土地和設(shè)施以及專業(yè)知識來確保在美國展示新的核技術(shù)，以確保民營研發(fā)企業(yè)可以在美國這樣做。” 核能部長麗塔·巴蘭瓦爾（Rita Baranwal）上個月在接受E＆E News采訪時表示。
國會山還希望發(fā)揮核能在發(fā)電以外的潛力。參議員吉姆·里施（R-Idaho）和喬·曼欽（Joe Manchin）（D-W.Va。）今年早些時候提出了立法，以幫助擴(kuò)大美國能源部的核研究計劃，包括下一代反應(yīng)堆可以在電力生產(chǎn)之外找到用途的方式。法案S. 2702將每年將授權(quán)5,000萬美元以支持這些研究方向。里施在一份聲明中說：“核能擁有超越傳統(tǒng)用途的巨大潛力。”
1、氫能
氫燃料被認(rèn)為是21世紀(jì)潛在的清潔能源游戲規(guī)則改變者，有助于減少從運輸?shù)睫r(nóng)業(yè)的多個部門的溫室氣體排放。它也被視為核工業(yè)下一代反應(yīng)堆的一個增長領(lǐng)域，因為可以利用它們的高溫和能量從蒸汽中篩出氫分子。NuScale創(chuàng)始人約瑟·雷耶斯（Jose Reyes）在最近的一次采訪中表示：“真正影響碳減排的地方不只是提供電力，那只是有助于電網(wǎng)系統(tǒng)減排，而且現(xiàn)在我們甚至可以開始影響交通運輸部門。”他補(bǔ)充說：“交通運輸行業(yè)有巨大的利益。”雷耶斯估計，NuScale的六模塊小型反應(yīng)堆設(shè)計之一每天可產(chǎn)生約200公噸氫氣，足以為約60,000輛氫能汽車供能。
即便如此，穩(wěn)定的氫生產(chǎn)收入可能仍需要擴(kuò)大氫運輸部門，這將需要大量的投入。美國能源部已經(jīng)開始投入研究資金，以研究現(xiàn)有核電站艦隊可能具有的制氫能力。9月，部門宣布了1100萬美元用于三個核電廠的三個氫氣生產(chǎn)示范項目：FirstEnergy Solutions Corp.在俄亥俄州的Davis-Besse工廠，Arizona Public Service Co.在亞利桑那州的Palo Verde工廠以及Xcel之一 能源公司在明尼蘇達(dá)州的兩個核電站。美國能源部輕水反應(yīng)堆可持續(xù)性項目的負(fù)責(zé)人布魯斯·霍爾伯特在宣布這些項目的聲明中說：“這些首創(chuàng)項目代表了改善輕水反應(yīng)堆工業(yè)的長期經(jīng)濟(jì)競爭力的重大進(jìn)展。”
2、與新能源攜手前行
對于DOE的一個氫氣生產(chǎn)示范項目，Xcel Energy將測試其公用事業(yè)的其他可再生資產(chǎn)（如風(fēng)能）得到更多使用時，其核電站是否可以轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)氫氣的方法。該計劃可以使核能在其他電源發(fā)電量不足的情況下恢復(fù)發(fā)電。這種靈活的相互作用是下一代反應(yīng)堆如何運行的一種愿景，即與可再生能源配對，相輔相成，而不是與他們在電力市場競爭。
NEI的Korsnick說：“您可以想像未來的核能資產(chǎn)：如果電網(wǎng)需要電，那么它可以全部并入電網(wǎng)。” “比如說，這是一個多風(fēng)的晴天，現(xiàn)在您需要的少了一些；您可以轉(zhuǎn)向然后說，'好吧，我要再制造氫氣一段時間'或'我要輸送我的蒸汽轉(zhuǎn)移到其他地方，”或者“我將運行海水淡化工廠一段時間”，然后突然太陽下山了，突然間風(fēng)停止吹，突然之間電網(wǎng)需要這種支持，然后您可以退回到發(fā)電狀態(tài)。”隨著電力公司希望將間歇性資源（如風(fēng)能和太陽能資源）與天然氣廠或電池儲能裝置相結(jié)合，以增加清潔能源的使用并達(dá)到氣候目標(biāo)，這種靈活性匹配已在起作用。
支持者說，當(dāng)太陽不發(fā)光或風(fēng)不吹來時，SMR可以提供相同類型的備用電源。但他們表示，通過避免使用天然氣，這將帶來更多的碳節(jié)省---這是核能的潛在賣點，因為一些州希望在2050年之前實現(xiàn)零碳凈排放目標(biāo)。
許多核倡導(dǎo)者已經(jīng)呼吁下一代反應(yīng)堆來滿足將鹽水轉(zhuǎn)化為飲用水所需的高耗能需求。聯(lián)合國稱，世界近五分之一的人口無法直接獲得清潔的飲用水。隨著氣候變化改變了全球的水供應(yīng)，部署額外的海水淡化設(shè)施已成為一種可能的解決方案。支持者說，核能通過產(chǎn)生無碳的能源和多余的熱量，可以將海水冷凝成飲用水。
NuScale董事長兼首席執(zhí)行官約翰·霍普金斯（John Hopkins）在華盛頓特區(qū)美國核協(xié)會ANS冬季會議上接受E＆E新聞采訪時說：“對我來說，淡化的能量需求將會很大。”“如果您擁有一個像南非開普敦這樣的小鎮(zhèn)，那里有370萬人，那里沒有水。一個12模塊組成的（小型模塊化反應(yīng)堆）可以為該規(guī)模的城市提供飲用水所需的能源。”核能必須與其他能源競爭，例如太陽能，太陽能已越來越多地被用來幫助海水淡化設(shè)施。
4、先進(jìn)制造業(yè)
反應(yīng)堆開發(fā)人員正在考慮使用其技術(shù)來制造用于先進(jìn)制造的原材料。在某些情況下，制造業(yè)可能只需要大量高質(zhì)量的蒸汽。Korsnick說，行業(yè)可以提供這一點。她說：“突然之間，您正在制造的產(chǎn)品-不只是電子產(chǎn)品。”美國能源部最近向一項由比爾·蓋茨支持的先進(jìn)核能公司TerraPower的合作伙伴關(guān)系提供了超過100萬美元的贈款，該合作伙伴關(guān)系研究使用煤炭生產(chǎn)碳纖維的情況。
該研究與懷俄明州的拉馬科碳公司（Ramaco Carbon）一起，將研究核技術(shù)產(chǎn)生的高熱量如何幫助將煤轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，從而使化石燃料獲得第二生命，而不只是發(fā)電。如今，大多數(shù)碳纖維均來自石化產(chǎn)品聚丙烯腈。該公司表示，這種新工藝可能有助于降低成本，使碳纖維更易于用于交通運輸領(lǐng)域，該材料的強(qiáng)度和耐熱性可以使車輛更安全，更省油。TerraPower集成能源系統(tǒng)項目經(jīng)理兼創(chuàng)新工程師Josh Walter說：“我們相信我們可以使用煤元素（而不是石化產(chǎn)品）來制造碳纖維前驅(qū)體，并通過以無碳排放形式的能源對其進(jìn)行加熱來提取碳纖維前驅(qū)體。” 。“將來可能是核能。” |
