比尔·盖茨(Bill Gates)最新的核电站燃烧核废料和包装在网格尺度存储中
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风,太阳能,地热,水力,波动能量……可再生能源是任何计划的关键支柱,以使世界能源发电行业脱碳并消除化石燃料的使用,最近在世界各地的1瓦量达到了世界能源需求的第七瓦。但是由于许多原因 - 间歇性,位置依赖,土地要求等 - 他们不能独自做到这一点。
为了完全清除世界能源部门的温室气体,需要有一种廉价,可扩展的零排放能量形式,可以可靠地产生24/7/365的功率,例如,有些太阳能电池板可以从月光下产生电力,它们将在一段时间内不可公开使用。另外,如果这种能源可以快速上下增加输出,以帮助电网应对负载尖峰和可再生能源供应中断,这将有所帮助。
目前扮演此角色的最佳候选人是先进的核电,但安全的核能 - 如果您认为这是谬论,那么新所谓的波动波反应堆TWR,它使用枯竭的铀而不是可武器的铀,丰富的铀,所有其他核反应堆都是基于答案的。另外,TWR在任何情况下都不会炸毁,不是因为他们的设计,而是因为铀枯竭。这就是说,尽管TWR几乎已经准备好了黄金时段,但它们还没有到达,但是与此同时,还有一些有趣的其他核替代品,包括浮动反应堆,迷你反应器,甚至3D打印的核反应器。
尽管没有人希望他们的后院成为切尔诺贝利或福岛的代名词,但核能显然是最安全的能源产生形式之一。如果煤炭和石油衍生的能源造成24.6和18.4的死亡人数,核电仅造成0.07,其中包括导致其声誉衰弱的高调灾难。
考虑到2°C温度升高的预计死亡人数升高 - 在1到两个世纪以来,核能的3亿至30亿到30亿个过早的死亡人数遍布一到两个世纪 - 核能已经很好,并且真正地恢复了桌面,并且随着数十年的发展,高级建模和材料技术的发展,它可能会提高其出色的安全记录。
一项有前途的倡议得到了大量私人投资以及美国能源部的支持,是比尔·盖茨(Bill Gates)的Ternapower(专门研究TWR)与GE Hitachi核能之间的合作。名为Natrium New Group有机会以适当的商业规模展示其“具有熔融盐储能系统的成本竞争力,快速反应堆”,部分原因是10月份宣布了8000万美元的DOE赠款。
Natrium的示范厂将完全运行,并在2020年代中期至后期连接到其尚未达到的位置。它的快速中子反应堆将使用高温液体钠作为反应器冷却剂而不是水。
钠的主要优点之一是其固体和气态之间的785度温度范围。水只提供100 kelvin范围,因此需要加压才能处理更高量的热能。高水平的压力可能会带来爆炸性的后果,并且由于核级高压组件并不便宜,因此它们也大大增加了植物的成本。
液体钠将在正常大气压下从反应堆中传递出令人印象深刻的热量,并增加了它不会将其分解为氢和氧气的额外奖励,因此福岛风格的氢气爆炸是不可能的。这也是非腐败的,避开了一个在熔融盐反应堆上提问的问题。
像许多正在开发的下一代核反应堆一样,Natrium设计将使用高测量,低富集的铀(Haleu)作为其核燃料。如果天然铀从地面出来,该地面含有约0.7%的U-235同位素,以产生核能,传统的低富集铀(LEU)核反应堆燃料富集了离心过程或气体扩散以含有3-5%的U-235,则在5%和20%之间,Haleu进一步富含Haleu。为了进行比较,核武器需要铀富集到90%以上。
可以通过重新处理传统核电站的用过的燃料来生产Haleu燃料,并且其较高级别可以提高反应堆的性能和效率,从而使高级反应堆比Leu植物小得多。Natrium表示,它的燃油效率应该是轻型水反应堆的四倍。
在安全性方面,由于停电时的重力,控制杆将自身下降,空气的自然循环将充当紧急冷却。多亏了液体钠设计,该植物不需要像浅水反应堆那样巨大的围栏屏蔽层,并且该设计将反应堆放置在地下,再次提高了安全系数,同时降低了成本。
natrium植物的设计目的是以100%的输出(24/7)运行,以热量形式输出345 MWE。这种热量通过液体钠冷却系统传递,并转移到单独的熔融盐热储能系统中,类似于世界上许多直接太阳能电厂所证明的。在该存储系统的另一端,一组蒸汽涡轮机可以采用这种恒定的电力并产生足够的电力,以便在约225,000户房屋的位置为电力供电。
Natrium Design在这里包装了巨大的额外冲击;该存储系统意味着纳特里姆工厂可以通过利用储存热量并将其涡轮机升至标称反应堆功率的150%的涡轮机的要求下降,或者间歇性可再生能源供应量下降,可将500 MWE泵送到5.5或更多的小时。
这几乎代表了几乎赚钱的按需储能;即使是正在开发的最大网格尺度电池项目,甚至还要多。这是一个巨大的优势,尤其是在脱碳化的背景下,这样的负载反应系统将在其较低的可预测的生成周期中通过峰和谷沟支持可再生能源的关键作用。
DOE演示工厂的资金显然是Natrium的好消息,Natrium现在可以开发并证明其能力,然后才能大规模滚动类似的工厂,这将大大更大,更有效地启动。这也有点像Terrapower的回报,当美国政府对技术与中国的技术制裁迫使其在2019年迫使其放弃该项目时,它正准备在北京外面建造一个实验性核反应堆,并证明其单独的波动波反应堆技术。
如果一切都很好,那么Natrium Design有望快速建造和委托,并且使用核级混凝土要比传统设计要少得多,这是保持成本降低并降低无排放能源的“绿色高级”的重要因素。这样的设计会有助于使核能重新发挥作用吗?由于化石燃料被缩小,这些公司的机会将是巨大的。时间会证明。
资料来源:natrium