MIT 認為核電不可或缺,小型模組式核反應爐為發展重點

發佈日期: 2018 年 09 月 07 日 16:57 | 作者: | 分類: 產業資訊

根據麻省理工能源研究計畫(MITEI)最新研究,若要在低成本與對社會影響低的情況下實現低碳未來,核能是不可或缺的元素之一,不然未來能源成本增加 2-4 倍,並建議核產業應捨棄傳統的大型電廠,發展成本低與裝置更靈活的小型模組式核反應爐。

面對日益嚴峻的氣候變遷與溫室效應,多年來科學家與政府都在尋求太陽能、風力發電與生質能等再生能源,雖然這些技術成本日益下滑、也會帶來大量零碳電力,但不可否認他們並非完美無缺的能源。太陽能與風力發電除了占地相當廣,也是變動型能源,如果沒有儲能技術輔助,得依賴傳統、排碳量高的化石燃料發電場來穩定電力。

因此要在 2050 年以綠能實現完全脫碳目標的話,各國將會所費不貲。MIT 核能科學工程系主任兼東京電力公司教授 Jacopo Buongiorno 指出,我們應結合全新政策和商業模式,打造更具成本效益與創新的核電廠,這樣一來不僅可以滿足全球不斷增長的電力需求,還可以減少碳排放緩解氣候變化。

為了瞭解核能面臨的挑戰與未來機會,MITEI 花兩年在商業與政策方面進行全面分析,團隊也同時研究全球主要的核技術輕水反應爐(LWR)運作,指出核技術最大難題為成本高,其次則是政府管制、安全問題與產業效率低。

研究建議核能產業應擺脫傳統大型核電廠,轉向發展小型核反應爐(SMR)。相較於單一或多個大型核反應爐,更小與靈活的模組化設計可將反應爐裝置在偏遠地區或船隻上,設置過程也較簡易與快速,在工廠組裝後就能直接運送到現場裝置。

先前美國核能管理委員會(NRC)也放行英商 NuScale Power 的模組式反應爐的第一階段審核,根據官網資料,該小型核反應爐大小 23×5 公尺,重量僅 700 公噸,熱容量達 160 MWt、可產生 50 MW 電力,其發電性能不差、體積更是遠比傳統的核反應爐還要小。

處於實驗室階段的第四代核電廠行波反應爐也屬於模組式設計,製造成本則比傳統核反應爐更加便宜,且有別於 LWR 等前幾代核技術,行波反應爐不需要濃縮鈾(enriched uranium),使用核廢料貧化鈾就可以運行,甚至自產的核廢料也能回收利用。假如該技術成功跨出商業化門檻,核廢料問題將可大大減少。

除了模組式核反應爐,核融合也是備受矚目的核融合之一。該技術不會帶來放射性污染、碳排放問題,現在各國也如火如荼發展核融合,像是英國的 ST40、德國的仿星器 W7-X 與世界上最大的核融合實驗反應爐 ITER 等,而 MIT 也不例外,其與私人企業共同研發核融合設備 Sparc,更希望可在 15 年內將 200MW 核融合電力輸入電網。

MITEI 指出,許多工廠都在研究新技術、希望可進一步標準化零件與設計。研究也建議,若要開發新型反應爐,可採用被動式安全系統(passive safety systems)與穩定的化學、物理與熱系統,這些不需要連接外部電力就可運作。如此一來降低嚴重事故機率之餘,還能簡化新核電廠的許可申請跟部屬速度,有助於減少成本與提升投資者信心。

目前各國核能研究員與廠商都不斷追求新一代核技術,MITEI 認為政策方面也有許多地方可以改進。假如要大力發展新型核技術,核能也需要跟再生能源一樣的「待遇」,政府也得給予核能研究獎勵與補助,提升新型核能技術的競爭力。

MITEI 指出,各國在核能方面都有不同的社會、政治與文化挑戰,但在安全議題上,大眾的目標都是統一的,都不希望發生任何嚴重嚴重事故,因此新型的核能需要在國際上達成管制與設計標準化,確保核能安全無虞。

(首圖來源:Jeanne Menjoulet via Flickr CC BY 2.0。文/DaisyChuang)

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