Mengapa Reaktor Nuklear Termaju Memanfaatkan Industri Dan Negara Bergantung kepada Arang Batu

Pembuat kimia DowDOW
akan membangunkan reaktor nuklear kecil untuk aplikasi perindustrian, yang berpotensi menggantikan gas asli yang kini dibakar pada suhu yang sangat tinggi untuk membuat perubahan kepada sebatian kimia. Walau bagaimanapun, teknologi nuklear termaju mencapai hasil yang sama tanpa melepaskan pelepasan karbon.

Reaktor suhu tinggi Generasi IV yang dipanggil paling terkenal dengan penjanaan elektrik. Tetapi mereka juga boleh digunakan oleh industri. Kerana ia beroperasi pada 800 darjah Celcius, mereka boleh memproses bahan kimia, menyahsinasi air laut, dan menghasilkan hidrogen bersih untuk elektrik dan pengangkutan. Lebih baik lagi: reaktor boleh mencari lokasi loji arang batu yang ditutup dahulu, memulihkan kesihatan ekonomi di kawasan yang musnah di negara ini.

"Elektrik adalah buah yang tidak tergantung," kata Patrick White, pengurus projek untuk Perikatan Inovasi Nuklear, dalam ceramah dengan penulis ini. “Kami masih belum menyepadukan tenaga nuklear dengan kemudahan kimia yang besar. Mungkin ada beberapa masalah dan perkara yang perlu diselesaikan. Tetapi kita akan melihat reaktor pertama untuk aplikasi perindustrian pada penghujung dekad. Selepas membina reaktor keempat dan kelima, syarikat akan mendaftar beramai-ramai. Matlamatnya ialah penyahkarbonan."

Secara khusus, Dow bekerjasama dengan X-energy untuk membangunkan reaktor modular kecil di salah satu tapak Dow di sepanjang Pantai Teluk, yang boleh disiarkan secara langsung pada tahun 2030. Dow juga mengambil kedudukan pemilikan minoriti dalam X-energy. Setiap reaktor modular boleh menjana 80 megawatt. Tetapi mereka boleh disusun bersama untuk menghasilkan 320 MW, memberikan kuasa beban asas yang bersih, boleh dipercayai dan selamat untuk menyokong sistem elektrik atau aplikasi perindustrian.

Reaktor nuklear AS yang sedia ada adalah generasi kedua, walaupun Syarikat Selatan sedang membina reaktor generasi ketiga yang dibangunkan oleh Westinghouse. Reaktor modular kecil adalah generasi keempat, menghasilkan lebih banyak tenaga elektrik pada kos yang lebih murah. Generasi ketiga dan keempat akan dimatikan secara automatik semasa kecemasan.

“Teknologi nuklear modular kecil yang termaju akan menjadi alat penting untuk laluan Dow kepada pelepasan sifar karbon dan keupayaan kami untuk memacu pertumbuhan dengan menyampaikan produk karbon rendah kepada pelanggan kami,” kata Jim Fitterling, ketua pegawai eksekutif Dow. “Teknologi X-energy adalah antara yang paling maju, dan apabila digunakan akan memberikan kuasa dan wap yang selamat, boleh dipercayai, rendah karbon.”

Sukar untuk Menyahkarbon Sektor

Pada masa ini, 99% daripada pengeluaran hidrogen dunia adalah daripada bahan api fosil. Itu dipanggil hidrogen kelabu. Objektifnya adalah untuk mendapatkan hidrogen hijau, di mana panel solar atau turbin angin menghasilkan elektrik menggunakan elektrolisis. Tetapi haba dan elektrik daripada tenaga nuklear juga boleh membelah molekul air untuk menghasilkan hidrogen — yang digunakan untuk menapis minyak, menghasilkan keluli atau membuat bahan kimia.

Proses sedemikian adalah bebas pelepasan dan sangat diperlukan. Mengikut Agensi Perlindungan Alam Sekitar AS, kuasa elektrik menyebabkan 25% daripada pelepasan gas rumah hijau global, manakala operasi perindustrian menyumbang 24%. Pengangkutan membentuk 27%, semuanya pada 2020.

Tenaga nuklear juga boleh menyahsinasi air laut. Menurut Agensi Tenaga Atom Antarabangsa, 40 juta meter padu bekalan air boleh diminum dihasilkan setiap hari — terutamanya di Timur Tengah dan Afrika Utara, menggunakan bahan api fosil untuk menarik wap atau elektrik untuk memudahkan proses. Tetapi ia menunjukkan bahawa tenaga nuklear dan loji penyahgaraman bergabung di Jepun dan Kazakhstan, di mana kemudahan komersial telah beroperasi sejak 1970-an.

"Jika kita berminat dengan tenaga bersih, fikirkan semua sumber bahan api yang kita ada," kata White Alliance. “Pengeluaran elektrik adalah kira-kira 25% daripada pelepasan kami. Nuklear boleh menangani sektor perindustrian yang sukar dinyahkarbon. Loji nuklear juga perlu beroperasi pada kapasiti penuh. Menggunakannya untuk penyahgaraman dan pengeluaran hidrogen — sambil menghasilkan tenaga elektrik yang boleh dipercayai — adalah sinergi yang baik dan kos efektif.”

Yang pasti, banyak rintangan yang perlu ditempuhi. Bahan api nuklear sering dicirikan berdasarkan kepekatan isotop uranium tertentu, U-235. Reaktor yang beroperasi hari ini di Amerika Syarikat memerlukan tahap pengayaan bahan api 3%-5% U-235, yang dikenali sebagai bahan api uranium diperkaya rendah. Banyak reaktor maju yang sedang dibangunkan memerlukan tahap pengayaan bahan api yang lebih tinggi, beberapa sehingga 20% U-235. Bahan api uranium pengayaan yang lebih tinggi ini dipanggil ujian tinggi, uranium diperkaya rendah (HALEU).

Cabaran utama untuk reaktor maju yang memerlukan bahan api HALEU ialah bahan tersebut tidak tersedia secara komersial di Amerika Syarikat. Satu-satunya pembekal ialah syarikat milik negara Rusia TENEX — tidak diingini dalam keadaan hari ini. Tetapi insentif persekutuan boleh memangkinkan pengeluaran bahan api domestik dan mewujudkan rantaian nilai yang berkekalan. Jika tidak, Australia, Kanada dan Kazakhstan juga menyediakannya.

Bolehkah Nuklear Menggantikan Arang Batu?

Pada masa yang sama, kos pembinaan reaktor nuklear termaju itu sukar untuk diukur. Lebih banyak kepastian akan datang selepas pemaju mula mereka bentuk loji dan perbelanjaan pemodelan. Selanjutnya, apabila masyarakat menetapkan harga karbon, tenaga nuklear akan menjadi lebih menarik. Pertimbangkan bahawa Tenaga Nuklear GE Hitachi sedang bekerjasama dengan Penjanaan Kuasa Ontario untuk membina reaktor kecil yang akan bermula pada 2024: mereka cuba untuk mendapatkan orang lain untuk melaksanakan teknologi yang sama untuk mengurangkan kos.

Tenaga nuklear, sudah tentu, telah mendapat tentangan sejak insiden Pulau Tiga Batu pada tahun 1979. Tetapi usaha penyahkarbonan boleh mengubahnya — terutamanya untuk membantu kawasan yang bergantung kepada arang batu. Badan perundangan West Virginia telah menggubal dasar untuk membenarkan reaktor modular kecil menggantikan loji arang batu yang telah bersara. Indiana, Illinois, Montana dan Wyoming sedang mempertimbangkan langkah yang sama.

Malah, Simon Irish, ketua eksekutif Tenaga Terestrial, menulis bahawa loji nuklear generasi keempat boleh menggantikan kemudahan arang batu, mencergaskan semula komuniti yang menjadi tuan rumahnya. Oleh kerana reaktor maju tersebut boleh beroperasi pada suhu yang sama seperti dandang pembakaran arang batu, ia adalah idea yang praktikal. Selain itu, unit gantian adalah bebas pelepasan.

Jigar Shah, pengarah Pejabat Program Pinjaman Jabatan Tenaga, menyokong pemikiran itu, berkata langkah itu adalah permulaan yang logik, kerana infrastruktur dan sambungan grid sudah sedia ada. Agensinya menyediakan $11 bilion untuk membantu membangunkan reaktor modular kecil.

"Jika industri nuklear melakukan apa yang ada selama beberapa dekad, orang ramai akan teragak-agak," kata White, dengan Perikatan Inovasi Nuklear. “Ia tidak berurusan dengan baik dengan orang ramai. Kami kini mempunyai peluang untuk memberi nuklear satu lagi peluang kerana penyahkarbonan. Tetapi kita mesti membina kepercayaan dengan komuniti dan menerangkan teknologi. Kita perlu pastikan mereka selesa dengannya. Kami perlu mendapatkan lesen sosial untuk tenaga nuklear - supaya orang ramai mahukannya di halaman rumah mereka."

Kebangkitan tenaga nuklear akhirnya mungkin berlaku. Penyahkarbonan adalah dorongan. Tetapi Akta Pengurangan Inflasi menambah faedah cukai yang akan menarik minat pelabur dan pemberi pinjaman, memberi manfaat kepada komuniti yang lemah dan ekonomi yang lebih luas. Dow melihat peluang — pelopor yang berpotensi untuk pengeluar lain.