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核能没有死!支持正在进行的核复兴的驱动因素

日期:2021-06-22    来源:中国核电网

国际电力网

2021
06/22
10:52
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关键词: 核电站 核电机组 浮动核电站

由于1986年苏联切尔诺贝利核灾难和2011年福岛第一核电站灾难,公众舆论仍然不愿意在民用和军用领域认可核技术。尽管如此,这种能源仍然是遏制全球变暖的最生态和最现实的生产方法,这解释了环保团体对核电的承诺,直到可再生能源具有更大的发电潜力。

备受争议的民用核电在 2021 年提供了 2,586 太瓦时 (TWh) 的电力,相当于全球产量的 10% 左右,并且仅代表了仅次于水电的第二大低碳能源。世界上有超过 442 座民用裂变反应堆(392 吉瓦),加上正在建设的 53 座核动力反应堆(60 吉瓦)和计划建造的 98 座反应堆(103 吉瓦),核能仍然令人感兴趣,尤其是在新兴经济体。

虽然有些人认为核生产是一条危险的道路,但主要挑战仍然是各国维护和升级反应堆的可持续性。

在苏联解体时,由于缺乏维持生产设施的经济资源和技术技能,许多后苏联国家不得不减少甚至关闭其核能力。财务问题也有助于解释向(后苏联)俄罗斯转让核武器的愿望,莫斯科有足够的后勤手段来确保维护。

最后,在建造核电站或开发核武库时,主要关心的不是它的完工,而是它的长期可持续性。事实上,没有任何迹象表明一个国家在未来几年、几十年甚至几个世纪将保持政治和经济稳定。

让我们以法国和英国为例,这两个国家在发展核武库(分别是 1952 年和 1960 年)和民用发电厂时都是能够抗衡华盛顿和莫斯科的全球大国(例如法国退出1966 年的北约指挥结构)。

如今,法国和英国这两个国家没有相同的海洋和陆地表面,其国际存在和财政权重大大降低,暂时没有导致核维护问题。发电厂,但有朝一日可能会发生意外危机。同样,一个国家可能会——由于政治变革、激进主义的死灰复燃或制度危机——在保持其核军事能力的同时变成敌对力量,从而导致国际舞台上更加不稳定。

撇开军事方面不谈,核能对于应对全球变暖的努力至关重要,至少就目前而言,这种能源似乎是通往太空殖民的门户。虽然在这方面还有很多研究要做,但毫无疑问,它将使前往月球、火星和系外行星的旅行以及殖民化急需的电力的生产(例如,用于建造大型的3D 打印系统)成为可能。规模设施)。

核动力机器人在太空征服方面司空见惯,许多航天器——卡西尼-惠更斯号、好奇号(漫游者)、伽利略号、宇宙 954、林肯实验卫星、新视野号、海盗 1 号和 2 号、航海者 1 号和 2 号——已经依靠这种能源来运作。

因此,核能既是机遇也是责任,正如芬兰的 onkalo 深层地质处置库案例所表明的那样,该处置库基于Svensk K?rnbr?nslehantering AB (SKB)开发的用于处置高放废物的 KBS-3 技术。

考虑到与全球变暖相关的紧急情况和国际关系日益紧张的局势(例如美中在太平洋和太空的竞争日益激烈),我们将不得不学会应对民用和军用核电:作为一个实用主义的问题,直到我们有更好的选择,如果存在的话。

因此,本文通过解决法国管理在该领域的例子来探索未来的解决方案,该国的产量为 379.5 TWh(占全国电力的 70.6%),是世界上百分比最高的国家。

俄罗斯浮动核电站也可能为那些没有资金和技术资源来建设自己的核电站的国家提供一个充分的答案,提供一个解决方案,而不会迫使最不发达国家政府做出重大承诺。Rosatom项目值得一提,因为它可能会激励其他国家,如英国、美国、法国和中国,发展自己的浮动核电站,这可能会导致看到核动力集装箱船的可能性出现,避免供应链中化石燃料能源的过度消耗。

总的来说,随着银行业从传统银行业过渡到区块链,未来将消耗更多能源,核电似乎也很有必要,这将需要增加对环境影响低的能源生产。

最后,核能是确保太空殖民成功所必需的,从而防止人类依赖单一的太阳系,因为在两颗行星上生存的机会比在一颗行星上要大得多。

法国核天堂:法国成功管理其核资产

如上所述,法国的核电输出量为537.7 TWh,占总电力的70.6%,是世界上最高的比例。这是由于几个历史因素和动机,主要是戴高乐在 1960 年代的政策,以确保法国仍然是一个能够与美国和苏联竞争的大国。

尽管现在似乎难以想象,但在 1950-1960 年代,法国是一个覆盖多个大陆(例如印度支那和阿尔及利亚)的帝国,因此在人口、领土和 GDP 方面能够代表两个超级大国的替代品。20 世纪下半叶法兰西帝国瓦解后,尽管法国仍然是世界上最大的海洋领土,并在非洲、拉丁美洲(法属圭亚那)和遥远的地方拥有土地,但它已成为“中等”强国。法属波利尼西亚等领土。

戴高乐发展核研究的愿望,尽管是出于军事目的,导致了法国民用核能的平行发展,这对于为未来的核武库生产大量放射性部件是必要的。虽然法国无法与美国匹敌,今天仍落后于俄罗斯和中国,但在民用方面,法国已成功地使该国成为拥有清洁和负担得起的能源的核天堂。

?lectricité de France (EDF)主要由法国政府拥有(公司 85% 的股份),是该国负责核电站的主要发电和配电公司。在审视法国管理层时,EDF 仍然负债累累。其盈利能力受到始于 2008 年的经济衰退的影响,2009 年的利润为 39 亿欧元,2010 年降至 10.2 亿欧元,拨备总额为 29 亿欧元。总的来说,法国的主要问题仍然是政府,只要国家负责核生产(EDF),公司就不需要大力提高效率来生存。

因此,法国核生产未来的一个有趣选择将是私有化,因为大公司将增加核容量并优化生产成本,同时减少管理人员的数量。公众舆论和法国政府反对这个想法,因为它会给私营部门更多的灵活性,并可能导致安全问题,而现实可能恰恰相反,因为政府管理是主要问题,也是服务不受欢迎的原因。效率低于私营部门,这在几乎所有涉及公共管理的方面都可以看出(例如 NASA 与 SpaceX)。

法国政府可以将核能发电私有化,同时制定法律并确保私营部门合规,这意味着法国政府将保证生产标准的安全,而核电供应商将优化生产效率,就像已经做过的那样航空公司和电信。

尽管法国在国家层面成功地管理了民用核电,但缺乏私有化导致错失了核领域的商机。我们可能期望法国在法属圭亚那建造更多的核设施,向邻近的拉丁美洲国家出售电力,从而增加需求更多的大陆的利润。欧洲也是如此,随着德国核设施的关闭,法国本可以增加国内产量,成为欧洲的核能发电站,鉴于法国在该领域的专业知识以及德国、意大利、西班牙对电力的高需求,这是一项富有成效的业务,比利时和瑞士,仅举几例。

从这个意义上说,俄罗斯已经能够更快地进行创新,现在正在提供在发展中国家具有巨大潜力的浮动核电站,有望成为这个不断增长的领域的世界领导者。

俄罗斯浮动核电站的光明前景

浮动核电站是由俄罗斯国有核能公司 Rosatom 设计的船舶,是独立的、低容量的浮动核电站,能够在世界各地移动。Rosatom 计划在造船设施中大规模生产这些工厂,将它们拖到电力需求很大的地方附近的港口,这可以增加世界某些地区对核能的获取。

这个概念可以追溯到美国的 MH-1A,它于 1960 年代在二战自由舰的船体中建造。然而,Rosatom 项目是第一个大规模生产的浮动核电站。

就技术本身而言,很大一部分仍处于机密状态,尽管我们知道浮动植物必须每三年补充一次燃料,但每年最多可节省 200,000 吨煤炭和 100,000 吨石油。这些反应堆预计有 40 年的使用寿命,围绕反应堆本身、连续的物理保护和安全壳系统、主动和被动自激活安全系统、自动自诊断系统、设备状况的可靠诊断和系统和计划的事故控制方法。此外,车载安全系统独立于工厂的电源运行。

据 Rosatom 称,包括中国、印度尼西亚、马来西亚、阿尔及利亚、苏丹、纳米比亚、佛得角和阿根廷在内的 15 个国家已表示有兴趣租赁此类设备。据估计,世界上 75% 的人口居住在港口城市 100 英里范围内,这一事实使 Rosatom 的设备成为核能领域蓝海战略的典型例子。

俄罗斯浮动核电站对发展中国家来说是一个有吸引力的替代方案,因为它提供了俄罗斯工程师的技术专长,同时它不需要国家提供铀,只能在需要时使用。

在不久的将来,非洲和拉丁美洲国家将需要更多电力,尤其是在从中央银行和汽油动力汽车过渡到基于区块链的数字货币和电动汽车时。因此,俄罗斯项目是同类项目中的第一个,应该为新兴国家提供临时解决方案。这一领域的市场自由化是可以预料的,来自中国、美国,也许还有法国等国家的竞争,取决于 Rosatom 如何与竞争对手销售这种商业模式。

太空征服和人类安全几乎只能通过核能来实现

虽然它可以被视为地球上的威胁,但核能在太空中是必不可少的,核衰变过程被用于小众应用,例如航海者 2 号等太空探测器中的放射性同位素热电发电机。

此外,聚变能发电仍然是国际研究的重点。由于核动力系统的质量比同等功率的太阳能电池要小,这使得航天器更紧凑,更容易在太空中操纵和引导。在载人航天的情况下,可以为生命支持和推进系统提供动力的核动力概念可以降低飞行成本和持续时间。

NASA 在美国

2001 年,安全负担得起的裂变发动机正在开发中,测试了 30kW 核热源,以开发带有布雷顿循环燃气轮机的 400kW 热反应堆以发电。废热排放由低质量热管技术提供。安全是通过坚固的设计来确保的。

一个音乐会的例子是普罗米修斯项目,这是美国宇航局从 2000 年代初开始对核动力航天器的研究,而 Kilopower——可用于负担得起的裂变核动力系统的初步概念和技术,以实现长期停留在行星表面——是美国宇航局最新的反应堆开发计划。

美国对空间技术的兴趣也与第六代战斗机的机密项目有关,诺斯罗普TR-3黑蝠鲼(暂名)可能需要更多的能源来维持非重力场的能源消耗。三角形的边缘和中间。

在俄罗斯,TEM(核推进)

TEM 项目始于 2009 年,旨在为火星发动机提供动力,俄罗斯宣布已于 2016 年 3 月完成了水滴散热器系统的首次测试。

2021 年 3 月 19 日,位于 Keldysh 的 MV Lomonosov 研究中心计划在 2025-2030 年进行离子发动机的飞行测试。据新闻服务部门称,Keldysh 中心已经制造出容量为 200W 至 35 kW 的产品。目前,他们的资源特性得到确认,100kW发动机的制造处于初步阶段。

虽然美国和俄罗斯有时可以获得解密的核空间应用的细节,但中国对这一领域的当前知识状况更加保密。除了征服太空,核研究还可以应用于高超音速导弹,因为在开发出另一种等效功率的推进源之前,应用于太空的核技术仍然是太空探索的唯一解决方案。

总的来说,核复兴将非常受欢迎,不仅可以通过保护环境来确保我们星球的未来,而且可以确保人类将在我们的宇宙中生存,依靠核动力航天器征服月球、火星和系外行星.

虽然核电遭受了切尔诺贝利和福岛的影响,但即使在法国等一些取得积极成果的国家,俄罗斯浮动核电站等雄心勃勃的项目已被证明是发达国家提供清洁和负担得起的能源的宝贵解决方案到世界其他地方。

未来的灾难是一种无法排除的可能性,虽然它们是一场悲剧,但我们必须权衡其他发电方式(例如煤炭)对环境的无形成本,同时牢记民用核电站已经改进并将希望通过核聚变继续这样做。

从长远来看,这并不意味着不应该改进可再生能源,但核能仍然是互补的,直到可再生能源能够接管地球,之后核能主要用于太空目的。


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