Miksi kehittyneet ydinreaktorit hyödyttävät teollisuutta ja hiiliriippuvaisia ​​valtioita?

Kemikaalien valmistaja DowDOW
kehittää pienen ydinreaktorin teollisiin sovelluksiin, mikä mahdollisesti korvaa maakaasun, jota poltetaan nyt erittäin korkeissa lämpötiloissa kemiallisten yhdisteiden muuttamiseksi. Kehittyneillä ydinteknologioilla saavutetaan kuitenkin sama tulos ilman hiilidioksidipäästöjä.

Ns. Generation IV korkean lämpötilan reaktorit tunnetaan parhaiten sähköntuotannosta. Mutta niitä voi käyttää myös teollisuus. Koska ne toimivat 800 celsiusasteessa, ne voivat käsitellä kemikaaleja, suolanpoistoa valtamerivedestä ja tuottaa puhdasta vetyä sähköä ja liikennettä varten. Vielä parempi: reaktorit voivat paikantaa ovien hiilivoimaloiden paikan, mikä palauttaa taloudellisen terveyden maan tuhoutuneille alueille.

"Sähkö on alhainen hedelmä", sanoo Patrick White, projektipäällikkö Ydininnovaatioliitto, keskustelussa tämän kirjoittajan kanssa. ”Emme ole vielä integroineet ydinenergiaa suuriin kemianlaitoksiin. Saattaa olla joitain hikkauksia ja asioita, jotka on selvitettävä. Mutta ensimmäiset teollisiin sovelluksiin tarkoitetut reaktorit nähdään vuosikymmenen lopussa. Neljännen ja viidennen reaktorin rakentamisen jälkeen yrityksiä ilmoittautuu joukkoon. Tavoitteena on hiilidioksidipäästöjen vähentäminen."

Erityisesti, Dow tekee yhteistyötä X-energyn kanssa Pienen modulaarisen reaktorin kehittäminen yhdelle Dow'n toimipaikalle Gulf Coast -alueella, joka voisi ottaa käyttöön vuonna 2030. Dow on myös ottamassa vähemmistöomistajaa X-energyssa. Jokainen modulaarinen reaktori voi tuottaa 80 megawattia. Mutta ne voidaan pinota yhteen tuottamaan 320 MW, mikä tarjoaa puhdasta, luotettavaa ja turvallista perusvoimaa sähköjärjestelmien tai teollisten sovellusten tukemiseen.

Nykyiset yhdysvaltalaiset ydinreaktorit ovat toisen sukupolven, vaikka Southern Company rakentaa Westinghousen kehittämiä kolmannen sukupolven reaktoreita. Pienet modulaariset reaktorit ovat neljättä sukupolvea, ja ne tuottavat enemmän sähköä halvemmalla. Kolmas ja neljäs sukupolvi sammuvat automaattisesti hätätilanteessa.

"Kehittynyt pieni modulaarinen ydinteknologia tulee olemaan kriittinen työkalu Dow'n polulle hiilidioksidipäästöttömyyteen ja kyvyllemme edistää kasvua toimittamalla vähähiilisiä tuotteita asiakkaillemme", sanoo Jim Fitterling, Dow'n toimitusjohtaja. "X-energyn tekniikka on yksi edistyneimmistä, ja käyttöönoton jälkeen se tuottaa turvallista, luotettavaa, vähähiilistä tehoa ja höyryä."

Vaikea hiilidioksidipäästöttömiä toimialoja

Tällä hetkellä 99 % maailman vedyn tuotannosta on peräisin fossiilisista polttoaineista. Sitä kutsutaan harmaaksi vedyksi. Tavoitteena on päästä vihreään vetyyn, jolloin aurinkopaneelit tai tuulivoimalat tuottavat sähköä elektrolysaattorilla. Mutta ydinenergiasta saatava lämpö ja sähkö voivat myös jakaa vesimolekyylin tuottamaan vetyä - jota käytetään öljyn jalostukseen, teräksen valmistukseen tai kemikaalien valmistukseen.

Tällainen prosessi on päästötön ja erittäin tarpeellinen. Mukaan Yhdysvaltain ympäristönsuojeluvirasto, sähkövoima aiheutti 25 % maailmanlaajuisista kasvihuonekaasupäästöistä, kun taas teollisuuden osuus 24 %. Kuljetukset olivat 27 % vuonna 2020.

Ydinenergia voi myös poistaa suolat merivedestä. Kansainvälisen atomienergiajärjestön mukaan päivittäin tuotetaan 40 miljoonaa kuutiometriä juomakelpoista vettä – pääasiassa Lähi-idässä ja Pohjois-Afrikassa käyttämällä fossiilisia polttoaineita höyryn tai sähkön ottamiseen prosessin helpottamiseksi. Se kuitenkin huomauttaa, että ydinenergia- ja suolanpoistolaitokset yhdistyvät Japanissa ja Kazakstanissa, joissa kaupalliset laitokset ovat toimineet 1970-luvulta lähtien.

"Jos olemme kiinnostuneita puhtaasta energiasta, ajattele kaikkia polttoainelähteitämme", sanoo allianssin White. ”Sähköntuotanto on noin 25 % päästöistämme. Ydinvoimalla voidaan käsitellä vaikeasti hiilidioksidipäästöjä aiheuttavia teollisuudenaloja. Myös ydinvoimaloiden on toimittava täydellä teholla. Niiden käyttäminen suolanpoistoon ja vedyn tuotantoon – samalla kun tuotetaan luotettavaa sähköä – on hyvää synergiaa ja kustannustehokasta.

On varmasti monia esteitä, jotka on voitettava. Ydinpolttoaineet luonnehditaan usein tietyn uraani-isotoopin U-235 pitoisuuden perusteella. Yhdysvalloissa nykyään toimivat reaktorit vaativat polttoaineen rikastustason 3–5 % U-235, joka tunnetaan nimellä vähän rikastettu uraanipolttoaine. Monet kehitteillä olevat kehittyneet reaktorit vaativat korkeampia polttoaineen rikastamistasoja, jotkut jopa 20 % U-235:tä. Tätä korkeamman rikastamisen uraanipolttoainetta kutsutaan HALEU:ksi (high-assay, low-enriched uraani).

HALEU-polttoainetta vaativien edistyneiden reaktorien suurin haaste on, että materiaalia ei ole kaupallisesti saatavilla Yhdysvalloissa. Ainoa toimittaja on venäläinen valtionyhtiö TENEX – ei tämän päivän olosuhteissa toivottavaa. Mutta liittovaltion kannustimet voisivat katalysoida polttoaineen kotimaista tuotantoa ja luoda kestävän arvoketjun. Muuten myös Australia, Kanada ja Kazakstan tarjoavat sen.

Voiko ydinvoima korvata hiilen?

Samaan aikaan näiden kehittyneiden ydinreaktorien rakentamiskustannuksia on vaikea mitata. Lisää varmuutta tulee, kun kehittäjät alkavat suunnitella laitoksia ja mallintaa kustannuksia. Lisäksi kun yhteiskunta hinnoittelee hiiltä, ​​ydinvoima on houkuttelevampi. Ajattele, että GE Hitachi Nuclear Energy työskentelee Ontario Power Generationin kanssa pienen reaktorin rakentamiseksi, joka käynnistyy vuonna 2024: he yrittävät saada muut ottamaan käyttöön samaa tekniikkaa kustannusten alentamiseksi.

Ydinvoima on tietysti kohdannut vastustusta Three Mile Islandin tapauksen jälkeen vuonna 1979. Mutta hiilidioksidipäästöjen vähentämispyrkimykset voivat muuttaa tämän – etenkin hiiliriippuvaisten alueiden auttamiseksi. Länsi-Virginian lainsäätäjä on säätänyt politiikan, jonka mukaan pienet modulaariset reaktorit voivat korvata käytöstä poistuneet hiilivoimalat. Indiana, Illinois, Montana ja Wyoming harkitsevat samanlaisia ​​liikkeitä.

Todellakin, Simon Irish, toimitusjohtaja Maanpäällinen energia, kirjoittaa, että neljännen sukupolven ydinvoimalat voivat korvata hiililaitokset ja elvyttää niitä isännöineet yhteisöt. Koska nämä kehittyneet reaktorit voivat toimia samoissa lämpötiloissa kuin hiilikattila, se on käytännöllinen idea. Lisäksi vaihtoyksikkö on päästötön.

Energiaministeriön lainaohjelmatoimiston johtaja Jigar Shah tukee tätä ajattelua ja sanoo, että muutto on looginen alku, koska infrastruktuuri ja verkkoyhteydet ovat jo valmiina. Hänen virastonsa tarjoaa 11 miljardia dollaria pienten modulaaristen reaktorien kehittämiseen.

"Jos ydinteollisuus tekee mitä se on tehnyt vuosikymmeniä, ihmiset epäröivät", sanoo White Nuclear Innovation Alliancesta. "Se ei ole kohdellut hyvin yleisöä. Meillä on nyt mahdollisuus antaa ydinvoimalle uusi mahdollisuus hiilidioksidipäästöjen vähentämisen vuoksi. Mutta meidän täytyy rakentaa luottamusta yhteisöjen kanssa ja selittää teknologiat. Meidän on varmistettava, että he viihtyvät sen kanssa. Meidän on saatava sosiaalinen lupa ydinenergialle – jotta ihmiset haluavat sen takapihoilleen.”

Ydinenergian renessanssi voi vihdoin tapahtua. Hiilestä poistaminen on sysäys. Mutta Inflaation vähentämislaki lisää veroetuja, jotka herättävät sijoittajien ja lainanantajien kiinnostuksen ja hyödyttävät herkkiä yhteisöjä ja taloutta laajemmin. Dow näkee mahdollisuuden – potentiaalisen edeltäjän muille valmistajille.