上個月,有人認為:解決當前核電最明顯的問題雖然是困難的,但也是完全可能的(2016年3月,“我們可以避免核電站建設成本飆升嗎?”)。當前反應堆項目(以英國欣克利角核電站為例)高成本的根源在于對于核能的恐懼,這種恐懼反映在過于苛刻的監管上。目前的監管都是基于低水平輻照對健康影響的錯誤前提下。除非核工業及其支持者能夠改變這一現狀,否則核電在世界能源供應中實現其應有地位的前景是非常渺茫的。
也有人認為解決經濟問題需要標準化和簡化的反應堆設計和大規模的工業化生產,更希望每個廠址能建多臺機組。這樣可以導致一個低成本,而且不會隨著時間的推移而上升。最近在能源政策(2016)發表的一篇題為“核電站建造成本歷史數據分析”一文中,也強調了這一觀點。這些作者都是與Breakthrough研究所(一家旨在改變人們對能源和環境認識的研究機構)有關聯的。
那篇文章很難反駁一般的基于美國和法國經驗的論點:核電站的成本一直在大幅提升。它通過整合更多的數據來改變這一認識,包括美國和法國早期的示范反應堆成本數據以及更多國家(包括加拿大、德國、日本、意大利和韓國)的相關資料,從中發現了有利的趨勢。文章的關鍵在于研究發現核電的建造成本隨著地區、國家和經驗的不同差異巨大,并不總是在不斷增加。
要達到合理和穩定的核電站建造成本,至少要做到以下幾點,一個是高度的標準化,一個是在同一廠址建造多臺機組,再一個是監管環境的穩定性。
什么樣的反應堆設計與工業結構可以獲得更低的成本?很顯然我們當前距離解決這個問題還差很遠。英國新建的一項計劃打破了所有的規則。對于這樣一個規模有限的項目(也許就15臺機組),就有三個項目主管機構(EDFEnergy,Horizon以及NuGen),每個機構都有自己的反應堆設計方案。中國人正伺機而動地提供另一種方案,并且甚至連俄國人或者韓國人也沒有完全放棄在英國建立他們自己的反應堆的希望。盡管計劃為每個地點建立至少兩座反應堆,但可以確定的是會有非常多的設計與建設地點作為備選以最大限度的降低成本。除了難以實現規模化建造規模及供應的經濟性以外,監管機構的壓力將會是巨大的,這無疑會增加成本。
一個有意思的問題是,我們是否有必要沿著輕水堆(LWR)的道路走下去,以達到必要的經濟性?目前大致有兩個答案,一個是在小型模塊化反應堆(SMR),小型堆的支持者堅信通過標準化的、模塊化的生產會帶來更好的靈活性和更好的經濟性。另一個答案是依靠技術的革新帶動核能的“復興”。
Breakthrough研究所早些時候發表的“如何使核能更便宜”報告(2013年)認為從經濟性角度考慮,當今大型輕水反應堆已經“不符合目標”。對于當前的反應堆來說,一些專設安全實施是必要的,尤其是巨大的安全殼以及多重冗余的冷卻和后備系統,但這些系統的成本高昂。為保持冷卻劑的高壓,造價昂貴的冷卻系統、壓力容器以及復雜的后備冷卻系統是必須的。當電廠擴大規模時,新的安全系統必須被設計以應對更大的潛在事故。大型的反應堆要求更大更強的安全殼,這將用到大量的混凝土與鋼材,使成本大幅提升。
這份報告合理的指出了哪些成本可以削減,哪些不能。給出了在新型反應堆設計方面需要注意的四個方面的建議。首先,反應堆設計必須具有固有安全性,避免采用昂貴和冗余的安全系統。第二,設計必須利用現有的成熟供應鏈,不需要新開發或商業化的或未經證實的材料和燃料。第三,模塊化使整個反應堆或燃料組件必須統一批量生產和裝配。最后,小型反應堆中需要較高的熱效率,確保反應堆產生更多的電能。
對于降低成本,還有另外一個驅動力:即更加可持續的燃料循環,可實現少用天然鈾并幫助處理現有已經使用過的燃料。雖然在競爭激烈的國際市場中鈾資源可能很便宜并且容易獲得,中國和印度進口燃料時并不舒服,因為只從中提取出了一小部分能源。因此,這些國家有強烈的愿望把目光轉移到可使用循環核燃料的先進反應堆上。同時,在其他地方建立深地質存儲庫(例如在瑞典和芬蘭)的進度非常緩慢,依然存在著巨大的壓力去尋找其替代品。但是,一個更加可持續的燃料循環成本可能不低。
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