Hvorfor avancerede atomreaktorer gavner industrien og kulafhængige stater

Kemikalieproducenten DowDOW
vil udvikle en lille atomreaktor til industrielle anvendelser, der potentielt erstatter naturgas, der nu brændes ved ekstremt høje temperaturer for at foretage ændringer i kemiske forbindelser. Avancerede nukleare teknologier opnår imidlertid det samme resultat uden at frigive kulstofemissioner.

De såkaldte Generation IV højtemperaturreaktorer er bedst kendt for elproduktion. Men de kan også bruges af industrien. Fordi de opererer ved 800 grader Celsius, kan de behandle kemikalier, afsalte havvand og producere rent brint til elektricitet og transport. Endnu bedre: Reaktorerne kan lokalisere, hvor lukkede kulværker engang stod, og genoprette økonomisk sundhed til ødelagte områder af landet.

"Elektricitet er den lavthængende frugt," siger Patrick White, projektleder for Nuklear Innovation Alliance, i en snak med denne skribent. »Vi har endnu ikke integreret atomenergi med store kemiske anlæg. Der kan være nogle hikke og ting, der skal arbejdes igennem. Men vi vil se de første reaktorer til industrielle anvendelser i slutningen af ​​årtiet. Efter at have bygget den fjerde og femte reaktor vil virksomheder melde sig til i hobetal. Målet er dekarbonisering."

specifikt Dow samarbejder med X-energy at udvikle en lille modulær reaktor på en af ​​Dows steder langs Gulf Coast, som kunne gå i luften i 2030. Dow tager også en minoritetsejerposition i X-energy. Hver modulær reaktor kan generere 80 megawatt. Men de kan stables sammen til at producere 320 MW, hvilket giver ren, pålidelig og sikker grundbelastning til at understøtte elsystemer eller industrielle applikationer.

Eksisterende amerikanske atomreaktorer er anden generation, selvom Southern Company bygger tredje generations reaktorer udviklet af Westinghouse. De små modulære reaktorer er fjerde generation, der producerer mere elektricitet til mindre omkostninger. Tredje og fjerde generation vil automatisk slukke under en nødsituation.

"Avanceret lille modulær nuklear teknologi vil være et kritisk værktøj for Dows vej til kulstoffri udledning og vores evne til at drive vækst ved at levere kulstoffattige produkter til vores kunder," siger Jim Fitterling, Dows administrerende direktør. "X-energys teknologi er blandt de mest avancerede, og når den implementeres, vil den levere sikker, pålidelig kraft og damp med lavt kulstofindhold."

Sektorer, der er svære at afkarbonisere

I øjeblikket er 99 % af verdens brintproduktion kommet fra fossile brændstoffer. Det kaldes grå brint. Målet er at komme til grøn brint, hvor solpaneler eller vindmøller producerer strøm ved hjælp af en elektrolysator. Men varmen og elektriciteten fra atomenergi kan også splitte vandmolekylet for at producere brint - som bruges til at raffinere olie, producere stål eller fremstille kemikalier.

En sådan proces er emissionsfri og tiltrængt. Ifølge US Environmental Protection Agency, elektricitet forårsagede 25% af de globale drivhusgasemissioner, mens industrielle operationer tegnede sig for 24%. Transport udgjorde 27 %, alt i 2020.

Atomenergi kan også afsalte havvand. Ifølge Det Internationale Atomenergiagentur produceres 40 millioner kubikmeter drikkevand dagligt - hovedsageligt i Mellemøsten og Nordafrika, ved at bruge fossile brændstoffer til at trække dampen eller elektriciteten for at lette processen. Men det påpeger, at atomenergi og afsaltningsanlæg kombineres i Japan og Kasakhstan, hvor kommercielle faciliteter har været i drift siden 1970'erne.

"Hvis vi er interesserede i ren energi, så tænk på alle de brændstofkilder, vi har," siger alliancens White. "Elektricitetsproduktion er omkring 25 % af vores emissioner. Nuklear kan adressere industrisektorer, der er svære at dekarbonisere. Atomkraftværker skal også køre med fuld kapacitet. At bruge dem til afsaltning og brintproduktion - samtidig med at de producerer pålidelig elektricitet - er god synergi og omkostningseffektiv."

For at være sikker er der mange forhindringer at overvinde. Nukleart brændsel karakteriseres ofte ud fra deres koncentration af en specifik uranisotop, U-235. De reaktorer, der opererer i dag i USA, kræver et brændstofberigelsesniveau på 3%-5% U-235, kendt som brændstof med lavt beriget uran. Mange avancerede reaktorer under udvikling vil kræve højere brændstofberigelsesniveauer, nogle op til 20 % U-235. Dette uranbrændstof med højere berigelse kaldes high-assay, low-beriget uran (HALEU).

Den største udfordring for avancerede reaktorer, der kræver HALEU-brændsel, er, at materialet ikke er kommercielt tilgængeligt i USA. Den eneste leverandør er det russiske statsejede selskab TENEX — ikke ønskeligt under nutidens omstændigheder. Men føderale incitamenter kunne katalysere indenlandsk produktion af brændstoffet og skabe en varig værdikæde. Ellers leverer Australien, Canada og Kasakhstan det også.

Kan atomkraft erstatte kul?

Samtidig er omkostningerne ved at bygge disse avancerede atomreaktorer svære at kvantificere. Mere sikkerhed vil komme, efter at udviklere begynder at designe anlæg og modellere udgifter. Ydermere, efterhånden som samfundet priser kulstof, vil atomkraft være mere tiltalende. Tænk på, at GE Hitachi Nuclear Energy samarbejder med Ontario Power Generation om at bygge en lille reaktor, der starter i 2024: de forsøger at få andre til at implementere den samme teknologi for at reducere omkostningerne.

Atomkraft er selvfølgelig blevet mødt med modstand siden Three Mile Island-hændelsen i 1979. Men dekarboniseringsbestræbelser kan ændre det - især dem for at hjælpe kulafhængige regioner. West Virginias lovgiver har vedtaget politikker for at tillade små modulære reaktorer at erstatte pensionerede kulværker. Indiana, Illinois, Montana og Wyoming overvejer lignende træk.

Faktisk Simon Irish, administrerende direktør for Terrestrisk energi, skriver, at fjerde generation af atomkraftværker kan erstatte kulanlæg, og genoplive de samfund, der har været vært for dem. Fordi disse avancerede reaktorer kan fungere ved de samme temperaturer som en kulfyret kedel, er det en praktisk idé. Desuden er udskiftningsenheden emissionsfri.

Jigar Shah, direktøren for Department of Energy's Loan Programs Office, støtter denne tankegang og siger, at flytningen er en logisk start, fordi infrastrukturen og netforbindelserne allerede er på plads. Hans agentur yder 11 milliarder dollars til at hjælpe med at udvikle små modulære reaktorer.

"Hvis atomindustrien gør, hvad den har gjort i årtier, vil folk være tøvende," siger White fra Nuclear Innovation Alliance. »Det har ikke handlet godt med offentligheden. Vi har nu en åbning til at give atomkraft en ny chance på grund af dekarbonisering. Men vi skal skabe tillid til fællesskaber og forklare teknologierne. Vi skal sikre os, at de har det godt med det. Vi er nødt til at få en social licens til atomenergi - så folk vil have det i deres baghaver."

En atomenergirenæssance kan endelig ske. Dekarbonisering er drivkraften. Men Inflationsreduktionsloven tilføjer skattefordele, der vil vække interessen hos investorer og långivere og gavne sarte samfund og den bredere økonomi. Dow opdager en mulighed - en potentiel forløber for andre producenter.