Waarom geavanceerde kernreactoren de industrie en kolenafhankelijke staten ten goede komen

De chemische maker DowDOW
zal een kleine kernreactor ontwikkelen voor industriële toepassingen, mogelijk ter vervanging van aardgas dat nu bij extreem hoge temperaturen wordt verbrand om wijzigingen aan te brengen in chemische verbindingen. Geavanceerde nucleaire technologieën bereiken echter hetzelfde resultaat zonder COXNUMX-uitstoot.

De zogenaamde Generation IV hogetemperatuurreactoren zijn vooral bekend om de opwekking van elektriciteit. Maar ze kunnen ook door de industrie worden gebruikt. Omdat ze werken bij 800 graden Celsius, kunnen ze chemicaliën verwerken, oceaanwater ontzilten en schone waterstof produceren voor elektriciteit en transport. Nog beter: de reactoren kunnen lokaliseren waar ooit kolencentrales met luiken stonden, waardoor de economische gezondheid van verwoeste regio's van het land werd hersteld.

"Elektriciteit is het laaghangende fruit", zegt Patrick White, projectmanager voor de Alliantie voor nucleaire innovatie, in een gesprek met deze schrijver. “We hebben kernenergie nog niet geïntegreerd met grote chemische faciliteiten. Er kunnen wat haperingen en dingen zijn om door te werken. Maar eind dit decennium zullen we de eerste reactoren voor industriële toepassingen zien. Na de bouw van de vierde en vijfde reactor zullen bedrijven zich massaal aanmelden. Het doel is decarbonisatie.”

Specifiek Dow werkt samen met X-energy om een ​​kleine modulaire reactor te ontwikkelen op een van Dow's locaties langs de Gulf Coast, die in 2030 live zou kunnen gaan. Dow neemt ook een minderheidsbelang in X-energy. Elke modulaire reactor kan 80 megawatt opwekken. Maar ze kunnen op elkaar worden gestapeld om 320 MW te produceren, wat zorgt voor schoon, betrouwbaar en veilig basislastvermogen ter ondersteuning van elektriciteitssystemen of industriële toepassingen.

Bestaande Amerikaanse kernreactoren zijn van de tweede generatie, hoewel Southern Company door Westinghouse ontwikkelde reactoren van de derde generatie bouwt. De kleine modulaire reactoren zijn van de vierde generatie en produceren meer elektriciteit tegen lagere kosten. De derde en vierde generatie worden automatisch uitgeschakeld tijdens een noodgeval.

"Geavanceerde kleine modulaire nucleaire technologie wordt een cruciaal hulpmiddel voor Dow's weg naar een koolstofvrije uitstoot en ons vermogen om groei te stimuleren door onze klanten koolstofarme producten te leveren", zegt Jim Fitterling, Dow's algemeen directeur. "De technologie van X-energy is een van de meest geavanceerde, en wanneer deze wordt ingezet, zal deze veilige, betrouwbare, koolstofarme energie en stoom leveren."

Moeilijk te decarboniseren sectoren

Momenteel is 99% van de waterstofproductie in de wereld afkomstig van fossiele brandstoffen. Dat heet grijze waterstof. Het doel is om tot groene waterstof te komen, waarbij zonnepanelen of windturbines elektriciteit produceren met behulp van een elektrolyseur. Maar de warmte en elektriciteit van kernenergie kunnen ook het watermolecuul splitsen om waterstof te produceren - dat wordt gebruikt om olie te raffineren, staal te produceren of chemicaliën te maken.

Een dergelijk proces is emissievrij en broodnodig. Volgens de US Environmental Protection Agency, veroorzaakte elektrische stroom 25% van de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen, terwijl industriële activiteiten goed waren voor 24%. Transport was goed voor 27%, allemaal in 2020.

Kernenergie kan ook zeewater ontzilten. Volgens het International Atomic Energy Agency wordt dagelijks 40 miljoen kubieke meter drinkwater geproduceerd - voornamelijk in het Midden-Oosten en Noord-Afrika, waarbij fossiele brandstoffen worden gebruikt om de stoom of elektriciteit te onttrekken om het proces te vergemakkelijken. Maar het wijst erop dat kernenergie- en ontziltingsinstallaties worden gecombineerd in Japan en Kazachstan, waar sinds de jaren zeventig commerciële faciliteiten in bedrijf zijn.

"Als we geïnteresseerd zijn in schone energie, denk dan eens aan alle brandstofbronnen die we hebben", zegt White van de alliantie. “Elektriciteitsproductie is ongeveer 25% van onze uitstoot. Nucleair kan de moeilijk te decarboniseren industriële sectoren aanpakken. Kerncentrales moeten ook op volle capaciteit draaien. Het gebruik ervan voor ontzilting en waterstofproductie - terwijl het betrouwbare elektriciteit produceert - is een goede synergie en kosteneffectief."

Om zeker te zijn, zijn er veel hindernissen te overwinnen. Kernbrandstoffen worden vaak gekarakteriseerd op basis van hun concentratie van een specifieke uraniumisotoop, U-235. De reactoren die momenteel in de Verenigde Staten in bedrijf zijn, vereisen een brandstofverrijkingsniveau van 3% -5% U-235, bekend als brandstof met laag verrijkt uranium. Veel geavanceerde reactoren in ontwikkeling zullen hogere brandstofverrijkingsniveaus nodig hebben, sommige tot 20% U-235. Deze brandstof met een hogere verrijking uranium wordt high-assay, low-verrijkt uranium (HALEU) genoemd.

De grootste uitdaging voor geavanceerde reactoren die HALEU-brandstof nodig hebben, is dat het materiaal niet in de handel verkrijgbaar is in de Verenigde Staten. De enige leverancier is het Russische staatsbedrijf TENEX — onder de huidige omstandigheden niet wenselijk. Maar federale prikkels kunnen de binnenlandse productie van de brandstof katalyseren en een duurzame waardeketen creëren. Anders bieden Australië, Canada en Kazachstan het ook.

Kan nucleair steenkool vervangen?

Tegelijkertijd zijn de kosten van het bouwen van die geavanceerde kernreactoren moeilijk te kwantificeren. Meer zekerheid zal komen nadat ontwikkelaars beginnen met het ontwerpen van installaties en modelleringskosten. Verder, aangezien de samenleving koolstof prijst, zal kernenergie aantrekkelijker worden. Bedenk dat GE Hitachi Nuclear Energy samenwerkt met Ontario Power Generation om een ​​kleine reactor te bouwen die in 2024 van start gaat: ze proberen anderen ertoe te brengen dezelfde technologie te implementeren om de kosten te drukken.

Kernenergie heeft natuurlijk op weerstand gestuit sinds het Three Mile Island-incident in 1979. Maar decarbonisatie-inspanningen zouden dat kunnen veranderen - vooral die om steenkoolafhankelijke regio's te helpen. De wetgever van West Virginia heeft beleid uitgevaardigd om kleine modulaire reactoren toe te staan ​​gepensioneerde kolencentrales te vervangen. Indiana, Illinois, Montana en Wyoming overwegen soortgelijke stappen.

Inderdaad, Simon Irish, chief executive van Terrestrische energie, schrijft dat kerncentrales van de vierde generatie steenkoolfaciliteiten kunnen vervangen en de gemeenschappen die ze hebben gehost nieuw leven inblazen. Omdat die geavanceerde reactoren op dezelfde temperaturen kunnen werken als een kolengestookte ketel, is het een praktisch idee. Bovendien is de vervangende unit emissievrij.

Jigar Shah, de directeur van het Loan Programs Office van het Department of Energy, onderschrijft dat denken en zegt dat de verhuizing een logische start is, omdat de infrastructuur en netwerkverbindingen er al zijn. Zijn bureau verstrekt $ 11 miljard om kleine modulaire reactoren te helpen ontwikkelen.

"Als de nucleaire industrie doet wat ze al tientallen jaren doet, zullen mensen aarzelen", zegt White van de Nuclear Innovation Alliance. “Het is niet goed met het publiek omgegaan. We hebben nu een opening om kernenergie nog een kans te geven vanwege decarbonisatie. Maar we moeten vertrouwen opbouwen bij gemeenschappen en de technologieën uitleggen. We moeten ervoor zorgen dat ze zich er prettig bij voelen. We moeten een sociale vergunning krijgen voor kernenergie, zodat mensen het in hun achtertuin willen hebben.”

Er kan eindelijk een kernenergierenaissance plaatsvinden. Decarbonisatie is de drijfveer. Maar de Inflatieverminderingswet voegt belastingvoordelen toe die de interesse van investeerders en kredietverstrekkers zullen wekken, ten voordele van kwetsbare gemeenschappen en de bredere economie. Dow ziet een kans — een potentiële voorloper voor andere fabrikanten.