原子打击:新的核装备为净零挑战

在当前能源危机的背景下，许多人认为英国发展核能的理由很充分。尽管历史上存在意见分歧，但核能被广泛誉为净零难题的重要组成部分。

英国政府今年4月发布的《能源安全战略》(Energy Security Strategy)强调了其应对能源安全挑战的计划。该计划强调了对核能的关注，到2050年将达到24GW，这将是英国预计电力需求的四分之一。

我们现有的核电站包括EDF运营的14座先进气冷反应堆(agr)和1座压水堆(PWR)，其中大多数都已接近使用寿命，有几座已经停止发电并进入脱燃料阶段。

考虑到这一点，新的核能将是实现净零目标的关键。虽然构建项目是出了名的昂贵和漫长的过程，新的设计正在寻找针对这些问题的一些。例如，小型模块化反应堆(SMRs)可以提供一种比传统的大型核电站设计更便宜、更容易部署的替代方案。

今年3月通过的《核融资法案》将使核项目有资格通过监管资产基础(RAB)模式获得融资成为可能。RAB模型已在英国的大型基础设施项目中得到应用，包括希斯罗机场5号航站楼和泰晤士潮汐隧道。

通过RAB模型，开发人员的风险与消费者共同承担，消费者将通过在建设阶段增加账单的方式开始支付新的核建设项目的成本。向消费者收取的费用将由作为独立经济监管机构的Ofgem设定。

政府认为，通过RAB模式为核电项目提供资金，将比用于资助欣克利角c核电站的差价合同(CfD)模式更物有所值，并降低消费者在整个核电站生命周期的成本。目前，该项目正在萨默塞特郡建设，edf领导的项目是英国20多年来的第一个新核电站建设，计划于2027年年中上线。

通过CfD，建设成本由开发商承担，一旦工厂建成并运行，开发商就会收取固定的“执行价格”。消费者支付批发电价和最终执行电价之间的差额，但在电站建设期间不收取费用。

虽然由于施工延误导致成本超支，但RAB模式旨在通过从一开始就分担成本和减少贷款利息，降低资金成本和对消费者的长期影响。根据BEIS的估计，与CfD方案相比，RAB模型预计将为消费者节省300亿至800亿英镑的成本。

在能源安全战略之后，政府启动了未来核能促进基金，拨出1.2亿英镑用于新的核技术。它旨在支持到2030年在英国新建8座反应堆的战略目标。一个新的政府机构——大不列颠核能公司已经成立，以帮助推进项目。

除了欣克利角核电站，英国正在进行的最重要的大型核项目之一是塞斯维尔c核电站(Sizewell c)。通过计划在萨福克建设的3.2GW电站，EDF承诺将通过其两个epr(欧洲加压反应堆)提供足够的低碳电力，为600万家庭提供电力。该电站将位于Sizewell B核电站旁边，预计至少可以发电60年。

这个项目受到了赞扬和批评。“停止Sizewell C”项目的支持者们认为，该项目将太慢、太贵，无法对我们的气候目标产生深远影响，他们正在推动替代低碳技术的优先发展。

经过4轮涉及1万名东萨福克居民的公众咨询，在7月20日，当Sizewell C的开发同意令申请获得批准时，该项目获得了批准。

Sizewell C公司的财务总监Julia Pyke告诉《工程师》杂志:“根据ICM的最新民意调查，在当地社区，支持建设核电站的人数是反对建设核电站的人数的两倍。”“我们完全尊重那些反对核电站的人，但他们并不代表大多数人。”

目前正在就资金问题进行讨论，预计将于2023年做出金融投资决定。核监管办公室还需要在建设开始前授予Sizewell C核电站许可证。

停止Sizewell C核电站的负责人艾莉森·唐斯(Alison Downes)称，这一决定是政府“被迫强行通过一个破坏性项目来支撑其能源战略”的一个例子。

在评论有关规划监察署建议拒绝批准该项目的报道时，她说:“我们不仅会仔细考虑上诉这一决定，我们还会继续挑战Sizewell C项目的各个方面，因为——无论是对消费者的影响、巨大的成本和延误、悬而未决的技术问题还是环境影响——它仍然是一个非常糟糕的风险。”

其中一个技术问题是该场地如何获得足够的水供应。派克说，虽然这被引用为规划检查员的担忧，但情况比一些人认为的更微妙，认为国务卿推翻了规划决定。

“规划检查团的结论是，好处远远大于坏处，但它确实得出结论，在其审查期结束时，我们没有提供与我们的水资源战略有关的充分信息，”派克说，并补充说，国务卿随后要求提供有关水资源的进一步信息，认为是“令人满意的”，并批准了。

“我们正在做两件事，这两件事实际上都应该给萨福克郡带来长期利益。萨福克郡是一个干旱的郡，无论建造Sizewell C核电站，它都完全缺水。

“所以从长远来看，水务公司正在考虑海水淡化，我们在该海岸开始的海水淡化可能会非常有帮助。”她补充说，其次，Sizewell C公司将出资修建一条管道，将更多的水从水更充足的地区引入东萨福克，旨在为该地区带来“持久的遗产效益”。

Sizewell C公司获得了300万英镑的政府资助，用于直接空气捕捉(DAC)项目，合作伙伴包括诺丁汉大学、Strata Technology、Atkins和Babcock。DAC是一种从大气中吸收二氧化碳并将其储存起来供工业使用的方法。

“我们认为，Sizewell C能够带来的真正有趣的协同作用，以及核能能够带来的协同作用是热量，”Sizewell C的能源转型主管谢卡尔·苏米特(Shekhar Sumit)说。

“哥伦比亚大学最近发表的一篇论文承认，核能是低碳热量的最低成本生产商……我们正在探索的是从Sizewell提取低碳热量的能力，并将其用于DAC过程，这实际上将使过程更有效，并有助于推动它向前发展。”

这笔资金是政府温室气体去除(GGR)竞赛的一部分，将允许该财团在Sizewell C基地以外建造一个DAC装置原型。

Sumit告诉《工程师》杂志，Sizewell C公司也在探索未来的氢气生产，以及在工厂建设过程中使用氢气。这包括用于运输零部件的氢动力汽车和为现场施工设备提供动力的低碳氢。

他说:“这当然有助于一方面减少我们的排放，但与此同时，我们认为这可以帮助推进英格兰东部的氢生态系统本身。”“所有将建成的基础设施和设施……都可能对该地区的其他氢用户有所帮助。

“例如，Sizewell C公司已经与Freeport East公司取得了联系，他们对使用氢衍生燃料来为他们的港口工艺脱碳非常感兴趣。我们最近和他们一起参加了政府资助的海上脱碳竞赛，所以这是一种非常有趣的协同作用。”

在回应成本担忧时，派克指出，当时欣克利角92.5万兆瓦时的执行价格受到了很多批评，但“如果欣克利角现在开工，消费者每年将节省20多亿英镑”。

“今年看起来昂贵的东西，明年看起来可能会为消费者每年节省20亿英镑——什么是成本?能源安全和减少对天然气市场的依赖有什么价值?””她说。“第二件事是，在92.5英镑中，只有11英镑是建筑成本。

“塞斯维尔C核电站的绝对关键当然是最大限度地控制建设成本，但更重要的是使用一种收入模式——政府现在已经开发出来了——在降低建设成本的同时降低资金成本。

“我们不仅有信心，我们有一个比欣克利角项目启动时更成熟、更完善的成本估算，而且即使出现成本超支(我们将尽一切努力避免这种情况)，对消费者的影响也不会太大。”在本届议会中，消费者每户每年支付的费用不会超过2英镑。”

她补充说，与完全依赖可再生能源和存储相比，使用核能将降低家庭电费。

她总结道:“我们非常支持可再生能源和所有的低碳技术，我们并不寻求一个完全的核能系统，我们在寻找适当数量的核能。”

英国新核能领域的另一个重要参与者是劳斯莱斯SMR，它得到了UKRI 2.1亿英镑的资金支持，部署了一批“紧凑型”发电站。

该公司独立于大股东劳斯莱斯，其其他股东为卡塔尔投资局(QIA)、BNF资源英国有限公司和Exelon发电有限公司。

这座470MWe电站的设计计划占地约为传统电站的十分之一，并使用了熟悉的压水堆技术——但在其场外模块化建设方法上被描述为“完全不同的”。

在威斯敏斯特能源、环境和交通论坛的2022年“核部门的下一步”会议上，劳斯莱斯SMR战略和业务发展总监Alan Woods解释了为什么该项目被归类为小型模块化反应堆，尽管它比典型的SMR设计(通常为300MWe或更小)要大得多。

“S代表小——对我们来说，这不是关于选择任意的功率输出，而是关于在我们设计的物理限制条件下最大限度地提高功率。对我们来说，我们对设计的物理限制是要求每个模块都是可运输的。

“这关乎商品化，关乎可重复性，关乎设计发电厂的方式，使我们能够采用生产线的方法来制造这些模块。”

第一辆劳斯莱斯SMR的模块将在英国工厂制造，然后运往现场进行快速组装。今年7月，第一家制造该电站重型船舶的工厂的候选地点名单公布了。这些地区包括威尔士、桑德兰和卡莱尔。

另外两家工厂将生产SMR的民用模块和机电管道(MEP)模块。

考虑到第一个车站的选址，劳斯莱斯SMR透露，由于现有的电网连接、基础设施和熟练劳动力等优势，它将目标锁定在北威尔士和西坎布里亚。

劳斯莱斯公司表示，在西坎布里亚郡的机会“非常有可能”，公司和政府事务总监阿拉斯泰尔·埃文斯(Alastair Evans)评论道，劳斯莱斯SMR有可能为英国“核中心地带”的能源密集型工业过程提供能源，包括塞拉菲尔德工厂。

劳斯莱斯SMR有意创建一个全球和可扩展的解决方案，其出口目标是2500亿英镑，并与爱沙尼亚、土耳其和捷克共和国签署了谅解备忘录。

伍兹在发布会上说:“我们现在看到的是，人们真正的兴趣是与smr的部署步调一致，而不是像我过去所认为的那样，人们感兴趣，对smr可能对他们意味着什么进行大量评估。”“许多国家的快速部署重点确实发生了转变，不仅是在欧洲，而且在世界各地。”

就创新而言，伍兹强调，虽然该公司正在“挑战创新的边界”，但这必须是为了利益——引进“为技术而技术”只会给监管机构带来更多的挑战，他解释道。

“我们搁置了一些与发电厂相关的创新，无论是系统设计创新还是制造创新，我们搁置它们是因为我们知道，在早期的监管周期中，它们可能会带来挑战，而我们不想这样做。

“这是一个发电站，而不仅仅是一个反应堆。在如何消除风险方面，我们有大量的创新，以使这个项目可建造、可交付、可投资。”

虽然新建核电站有希望，但许多人对迄今尚未解决的如何安全储存和处置核废料的难题表示担忧。政府的目标是发展一个地质处置设施(GDF)，但合适的地点尚未确定。许多人认为，在找到解决方案之前，英国应该停止新核电站的建设。

在WEET 2022年会议上，核研究所的Jasbir Sidhu认为，我们需要从解决我们谈论核废料的方式开始:停止称其为“废料”，而是将其视为子孙后代可以利用的一种资源。

“让我们改变我们正在使用的语言。如果我们改变它，分类应该开始到位，”他评论道。“它的潜在重用在今天没有市场，但这并不意味着后代不能利用它。”

SMR开发商Penultimate Power UK的董事总经理Candida Whitmill补充说:“把它作为一项实际资产，而不是作为一个担忧，是我们真正需要努力的事情。事实上，我们现在正在开发可以使用乏燃料的反应堆，这是真正需要加入到故事中的事情。”

下一代核反应堆可能会改变该行业解决这一问题的游戏规则，例如Moltex能源公司的新型稳定盐反应堆废料燃烧器(sr - w)，它可以回收和利用现有核电站的废料。第一个这样的反应堆计划在加拿大的新不伦瑞克建造，由NB电力公司建造，预计在21世纪30年代初投入使用。

在英国通往脱碳和能源安全的道路上，将会出现大量挑战，而且没有一种技术能够为如此复杂的问题提供单一的解决方案。但无论你对核能持何种立场，它都将在能源转型中扮演越来越重要的角色——而那些实现这一转变的人决心证明它的价值。