美國僅允許核反應堆運行40年,但已有人探索延長到100年

2024年04月16日20:05:48 國際 1590

衰老很可怕。隨著年齡的增長,有很多事情你可能再也無法做到,也很難跟上時代的變化。核反應堆也不例外。


世界各地核電站反應堆的平均使用年限正在攀升。在美國,正在運行的反應堆比任何其他國家都多,截至 2023 年,平均反應堆壽命為 42 年。歐洲近 90% 的反應堆已經運行了 30 年或更長時間。


出於經濟壓力,較舊的反應堆尤其是較小的反應堆,已經被大量關閉,特別是在擁有廉價天然氣等其他廉價電力來源的地區。但舊的核反應堆仍然可以繼續運行很久。


美國密歇根州一家核電廠於 2022 年關閉,但它的新老闆現在正努力重啟它。如果重啟成功,該工廠或許可以運行 80 年(總年限)。


還有一些其他反應堆的運行許可延長了 20 年。延長現有核電站的使用壽命有助於減少排放,而且通常比建造新核電站更便宜。那麼,我們期望核電站能運行多久呢?


在美國,核能管理委員會(NRC,Nuclear Regulatory Commission)允許核反應堆運行 40 年。但核反應堆的運行時間肯定比這更長,很多發電站都是這樣。


非營利智庫核創新聯盟的研究主任帕特里克·懷特(Patrick White)說,40 年的使用許可並不是為了給核電站的壽命設定終點。


相反,他說這是為了確保電廠能夠運行足夠長的時間,以收回建設它們所用的投資。


美國核能管理委員會已授予大部分現有核電廠 20 年的許可證延期,使其能夠運行 60 年。現在,一些電廠運營者正在申請延期更久。


少數幾個反應堆已經被批准運行 80 年,其中包括美國佛羅里達州土耳其角核電站的兩個機組。不過,像這樣的延期並不容易拿到。


此後,美國核能管理委員會撤回了一些批准,並要求之前批准的幾個地點使用更近期的數據進行額外的環境審查。


懷特說,雖然目前世界上運行最久的反應堆只有 54 年,但已經有早期研究在探索如何將壽命延長到 100 年。


事實是,核電站的組件幾乎沒有真正的使用年限。水冷卻系統和支持基礎設施中的泵、閥門和熱交換器等設備都可以進行維護、維修或更換。


隨著技術的進步,它們甚至可以升級到最新款,以幫助發電站更高效地工作。


麻省理工學院核工程教授雅各布·布翁吉奧諾(Jacobo Buongiorno)說,兩個主要部件決定了核電站的壽命:反應堆壓力容器和安全殼。


反應堆壓力容器是核電站的核心,包含反應堆堆芯以及相關的冷卻系統。該結構必須使反應堆堆芯在高溫高壓下保持運行而不泄漏。


安全殼是環繞著核反應堆的一個外殼。它是氣密的,並且會在緊急情況下阻止放射性物質溢出。


這兩個部件對核電站的安全運行至關重要,而且通常過於昂貴或難以更換。布翁吉奧諾說,因此當監管人員審查延長發電廠壽命的申請時,他們最關心的是這些部件的狀況和壽命。


目前,研究人員正在尋找新方法來解決可能使一些發電廠(暫時)關停的問題,比如美國俄亥俄州一家發電站的反應堆部件被腐蝕,導致工廠關停了兩年。


監測核電站內材料的新方法,以及抗降解的新材料,可以幫助反應堆更安全、更長時間地運行。


延長核電站的使用壽命可以推動清潔能源的普及,幫助世界實現氣候目標。



美國僅允許核反應堆運行40年,但已有人探索延長到100年 - 天天要聞

(來源:AI 生成)


在一些地方,關閉核電站可能會導致更多的碳污染,因為填補這一缺口需要重新使用化石燃料


2021 年,當紐約關閉其印第安角核電站時,天然氣的使用量激增,導致溫室氣體排放量上升。


德國在 2023 年關閉了最後一座核反應堆,該國的排放量已降至歷史新低,儘管一些專家表示,這一下降主要與經濟放緩有關,而不是與風能和太陽能等可再生能源的普及有關。


根據國際原子能機構的一份報告,將全球核電站的壽命延長 10 年,將在未來幾十年為電網增加 26000 太瓦時的低碳電力。


這加起來大約相當於當前全球一年的電力需求,或許有助於在世界擴大低碳發電能力的同時減少排放。


因此,當我們清理電網時,或許要更重視那些運行了很久的發電站,也包括核反應堆。


作者簡介:凱茜·克龍哈特(Casey Crownhart),是《麻省理工科技評論》的氣候記者,專註於可再生能源、交通以及技術如何應對氣候變化。她還曾是一名自由科學和環境記者,為 Popular Science 和 Atlas Obscura 等媒體撰稿。在從事新聞工作之前,她是一名材料科學的研究員。


支持:Ren


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