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下載手機APP 美國麻省理工學(xué)院(MIT)核工程教授雅格布·布翁焦爾諾(JacopoBuongiorno)要西方發(fā)達經(jīng)濟體用“核電池”輔佐可再生動力(太陽能+風能)體系“脫碳”，避免災(zāi)難性氣候改變[1]，一時讓人“摸不著頭腦”。幸虧，丹·尤爾曼(DanYurman)在《NeutronBytes》網(wǎng)站上做了充實性論說[2]，使人能把許多情景聯(lián)絡(luò)起來，加深“理解”……
圖1核電池概念圖畫，包含(從左到右)儀控模塊、反應(yīng)堆、屏蔽和熱傳輸模塊以及發(fā)電模塊(MIT)
麻省理工學(xué)院(MIT)核科學(xué)與工程系(NSE)TEPCO(東京電力)教授雅格布·布翁焦爾諾，正致力于開發(fā)一種鞏固、小型、簡便的核電池，能夠“旁路”電網(wǎng)，直接向終端用戶現(xiàn)場供給電力和熱能[3,4]。
這就把離網(wǎng)、分布式電力和社區(qū)微電網(wǎng)的理念結(jié)合在一起。核電池“群”不需要新的輸電線路，不需要電網(wǎng)升級，也不需要備用的儲能。它們無需接入電網(wǎng)，就可支撐單一設(shè)備、社區(qū)微電網(wǎng)，或其他當?shù)氐膶ｉT用處。
在MIT看來，當前，一個核電池約可發(fā)生10兆瓦(MW)電力和/或熱能;也便是說它的能量輸出，相當于一個巨大的太陽能或風力發(fā)電場，但占地面積很小。
MIT先進核能體系(CANES)中心主任布翁焦爾諾說，“核電池在地理上不受約束，可在任何緯度和任何氣候下脫碳。”他說，這種分布式網(wǎng)絡(luò)便是為了“大大削減難以電氣化行業(yè)的碳排放。”它們會比國家目前依靠的老化、軟弱的電網(wǎng)更有彈性。
“咱們的大志很大，由于咱們正在處理的問題巨大。[5]”
核電池概念并不新鮮。早在2004年，美國防先進研討規(guī)劃局(DARPA)就在研討微型電源[6]。這種規(guī)劃運用美國宇航局(NASA)的放射性同位素熱核發(fā)電設(shè)備(RTG)，作為先進規(guī)劃概念的跳板。硅谷草創(chuàng)公司Oklo已在去年6月向美國核管會(NRC)提交1.5MW微堆規(guī)劃的許可證請求，NRC已承受請求;它還取得在愛達荷國家實驗室(INL)科技園區(qū)現(xiàn)場制作的廠址許可證，很有或許在2026年前后建成，成為美國多年來首個先進核反應(yīng)堆……
核電池聯(lián)盟的組成
2021年1月，布翁焦爾諾和美國動力部國家實驗室、動力和制造業(yè)、法律和修建公司的一群協(xié)作者宣告成立非營利的聯(lián)盟，即先進核能與出產(chǎn)專家組(ANPEG)[7]。這個首字母縮寫有意與MPEG相呼應(yīng)，MPEG是數(shù)字圖畫和視頻媒體編碼的國際規(guī)范。
ANPEG是全球性的聯(lián)盟，致力開發(fā)以“即插即用”微堆(或稱核電池)為根底的低碳動力體系，要供給靈敏、有彈性、本錢效益好的動力處理方案，支撐先進的出產(chǎn)活動、動力公平，減平緩習慣氣候改變。
布翁焦爾諾說，“MPEG為數(shù)字緊縮和功能樹立了‘即插即用’規(guī)范，大型技能公司則把它作為競爭產(chǎn)品的根底。”
“咱們期望把同樣的理念使用于核電池的開發(fā)，經(jīng)過創(chuàng)立一套共享的規(guī)范、法規(guī)和商業(yè)形式，促進核電池規(guī)劃廣泛使用。”
布翁焦爾諾和聯(lián)盟成員，包含麻省理工學(xué)院的科魯什·希爾凡(KoroushShirvan)(NSE)，查爾斯·福斯伯格(CharlesForsberg)(NSE)和約翰·帕森斯(JohnParsons)(MITSloan)，他們都想在近期內(nèi)對碳排放發(fā)生影響。他們以為，核電池最適合應(yīng)對這個應(yīng)戰(zhàn)。詳見查爾斯·福斯伯格關(guān)于研制作業(yè)的扼要陳述[8]，旨在處理“裂變電池”的商場和經(jīng)濟問題。
這個聯(lián)盟沒有泄漏任何外部投資者的姓名?；蛟S由于這個群體的負責人長期在MIT從事學(xué)術(shù)生計，也或許他們的戰(zhàn)略便是開發(fā)知識產(chǎn)權(quán)足夠詳細，將其頒發(fā)一家公司，使之能夠完結(jié)整個工程規(guī)劃、取得NRC的許可并沖過終點線。
未來的成功取決于客戶“所要”的規(guī)劃和本錢
布翁焦爾諾說，電池概念的微堆、密封和能量轉(zhuǎn)化體系的核心基于老練的核技能，包含美國陸軍實驗開發(fā)小型移動反應(yīng)堆(SMR)的戰(zhàn)術(shù)預(yù)備，以及NASA新的原型體系(如KiloPower)。
布翁焦爾諾說，“十年前，這種電池僅僅個‘白日夢’，但它們的構(gòu)建模塊技能已經(jīng)老練到可信的程度，今天有共同的時機。”
盡管這個聯(lián)盟在其核電池的規(guī)劃方面沒有供給任何信息，但就提議要開發(fā)什么，供給了某些概括性的信息。未來的應(yīng)戰(zhàn)包含總體規(guī)劃、實驗和合格的燃料、傳熱機制和安全規(guī)劃綜述。
據(jù)這個聯(lián)盟說，核電池就在20英尺長集裝箱的重屏蔽容器內(nèi)，幾乎能自動地“運轉(zhuǎn)”，只要簡略的冷卻體系和最低的維護需求。在滿足NRC的安全規(guī)范的一起，也能強健地抵御極點外部條件。這意味著它們能夠在較短時刻內(nèi)完結(jié)必要的監(jiān)管測試和審評，大型核反應(yīng)堆一般花費的時刻要長得多。
圖2核電池及其發(fā)電機概念圖畫
布翁焦爾諾說，“令人興奮的是，盡管傳統(tǒng)核反應(yīng)堆展開形式需要10年乃至更多時刻，乃至超越100億美元，但這種微堆的第一個原型，堆芯也只要‘人’的大小，可在幾年內(nèi)造出來，開發(fā)本錢小兩個數(shù)量級，不到1億美元。”
核電池能夠為工廠、住宅區(qū)、制氫設(shè)備和貨船推動等大型商場供給熱能和電力。此外，還可用于島嶼上的海水淡化和防洪泵等特別位置;集裝箱式農(nóng)業(yè)和水產(chǎn)飼養(yǎng)產(chǎn)品;便攜式數(shù)據(jù)中心;便攜式生物制藥，乃至給月球和火星上的宇宙飛船和基地供給動力。
要讓這么急進的事業(yè)結(jié)出碩果，需要樹立真實的本錢模型。在ANPEG的模型中，核電池動力的供貨商將根據(jù)終究用戶的需求“定制”其服務(wù)，保證在這段時刻以給定的價格供熱和供電。這個供貨商將在場外安全地替換核燃料。能夠證明，核電池不依靠電網(wǎng)并且運營開支很少，其電價能與電力和熱力公用事業(yè)公司的收費相競爭。
新型核能范式?
布翁焦爾諾以為，核電池的展開是他曩昔五年研討作業(yè)“合乎邏輯的結(jié)果”。2016-2018年，他領(lǐng)導(dǎo)了《MIT動力建議》下的“碳約束世界核能的未來”研討[9]，仔細審視了核能在西方經(jīng)濟體中開發(fā)和布置日益困難。最基本的調(diào)研效果是，要把核能作為脫碳的手法，成功地布置取決于控制新堆的制作本錢。
他說，“這讓我開端思考怎么改動這種范式。”“核能有必要從貴重而漫長的大型建造項目改變?yōu)榱畠r的即時服務(wù)。只要在規(guī)模和技能上發(fā)生根本性改變，才干完成這種改變。”
一年前，布翁焦爾諾開端接觸潛在的協(xié)作者、研討人員以及工業(yè)和政府的相關(guān)人士;他們已認識到電池與老練核技能的潛力。布翁焦爾諾自詡為“催化劑”，將30個人快速組成一個正式的組織。
ANPEG的行進路途
到本年年底，ANPEG將確認電池的監(jiān)管要求，推動商場預(yù)備的最佳商業(yè)形式。下個階段將聚集核電池制造商、運營商和公用事業(yè)公司，為制作、布置和運營這個電池“群”做好預(yù)備。爾后，將在某個國家動力實驗室現(xiàn)場創(chuàng)立并實驗一個核電池原型設(shè)備。
有布翁焦爾諾所謂的“潛在的阻止因素”，例如，經(jīng)濟潮流搬運或安全問題。但是有個壓倒性、令人信服的理由向前推動：現(xiàn)在就開端轉(zhuǎn)向無碳動力出產(chǎn)。布翁焦爾諾說，“關(guān)于核電池，咱們談?wù)摰牟皇菐资?，而是五年，這便是為什么說它是個‘游戲規(guī)則的改動者’的原因。”
圖3西屋公司：伊-達芬奇(eVinci)小型模塊式反應(yīng)堆概念規(guī)劃圖畫
其他的努力，包含美國國防部(DOD)在本年3月22日說，它已對兩個團隊執(zhí)行合同選項，一個由BWXT先進技能公司領(lǐng)導(dǎo)，另一個由X動力公司領(lǐng)導(dǎo)，持續(xù)開發(fā)可運送的先進微堆原型設(shè)備的終究規(guī)劃。
這兩個團隊選自“初步規(guī)劃競賽”，每個團隊都將在DOD《戰(zhàn)略才能辦公室》(SCO)建議下的“貝利項目”內(nèi)持續(xù)獨立開發(fā)。
2022年頭，經(jīng)終究規(guī)劃審查并按國家環(huán)保方針法案完結(jié)環(huán)境分析后，或許挑選這兩家公司的一家制作并演示一個原型設(shè)備。
這個反應(yīng)堆要能承受比正常運轉(zhuǎn)更極點的條件，要經(jīng)過直接實驗表明，沒有超出故障極限?？蔀楹罄m(xù)階段的廣泛商用設(shè)備供給決心。
先進核燃料商業(yè)化再循環(huán)與加工才能
奧克洛公司(OKLO)正在與美國動力部(DOE)和阿貢國家實驗室(ANL)協(xié)作，推動電精粹技能，為先進堆出產(chǎn)核燃料。
這項技能將有助于降低先進堆規(guī)劃的燃料本錢，一起借助“乏”核燃料轉(zhuǎn)化為先進堆的核燃料，削減核廢物量。
OKLO公司宣告，USDOE經(jīng)過技能商業(yè)化基金(TCF)支撐，供給200萬美元本錢分管獎賞。OKLO再投資100萬美元，與USDOE和ANL展開這項公私協(xié)作研討。TCF項目將運用電精粹技能完成先進核燃料再循環(huán)才能商業(yè)化[10]。
圖4阿貢國家實驗室高溫處理設(shè)備的概念圖畫。
電解精粹工藝有助于降低先進堆核燃料的本錢。熱堆運用燃料的一小部分能量，而快堆與電精粹相結(jié)合，能夠開釋燃料中剩下的、未開發(fā)能量，一起削減廢料的體積和放射性的壽期。
OKLO公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席運營官卡羅琳·科克倫(CarolineCochran)說，“咱們很驕傲，由于被選中，加速先進核燃料再循環(huán)和開發(fā)的商業(yè)化，并把清潔動力快速、經(jīng)濟高效地推向商場。”
科克倫還說，“核燃料的能量密度比其他動力高幾百萬倍，最關(guān)鍵的是給人類供給最便宜的清潔動力。”“‘用過的’核燃料中蘊藏著巨大的能量，能夠給世界供給清潔的動力。”
美國動力部對工業(yè)同伴的承諾，有助于推動有前景技能的商業(yè)化。
OKLO公司的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官雅各布·德威特(JacobDeWitte)說，“這個獎項展現(xiàn)動力部優(yōu)先支撐私營部門，把下一代裂變技能推向商場。”此外，這種公私同伴關(guān)系能為美國的“乏”的(即“用過的”)核燃料轉(zhuǎn)化為清潔動力供給商業(yè)時機。
愛達荷實驗室園區(qū)OKLO公司微堆設(shè)備廠址“許可證”
圖5OKLO公司極光(Aurora)核電廠的藝術(shù)效果圖
2020年6月，NRC承受了OKLO公司微堆規(guī)劃取照審查的請求，贊同審查1.5MW微堆規(guī)劃的聯(lián)合許可請求。
OKLO公司的微堆名為“極光”，是個先進的裂變動力體系，包含小堆和集成的太陽能電池板。極光微堆運用液態(tài)金屬核燃料，把裂變熱能從堆芯傳輸?shù)蕉伟l(fā)電體系，發(fā)生約1.5MW的動力。
擬議中的極光規(guī)劃，運用熱管將堆芯的裂變熱能傳輸給超臨界二氧化碳動力轉(zhuǎn)化體系，發(fā)電。
OKLO公司說，極光設(shè)備的預(yù)算安排是，建造約需1000萬美元，每年運轉(zhuǎn)的預(yù)算為300萬美元。
至于燃料循環(huán)的本錢，OKLO公司說，鑒于反應(yīng)堆和燃料循環(huán)的類型，許可證有效期為20年，堆芯只需裝料一次。極光設(shè)備將用于供熱和發(fā)電。
結(jié)語
面對急迫的氣候危機和動力轉(zhuǎn)型，全球各界都在尋求“萬全之策”。但從本質(zhì)上講，最經(jīng)濟、安全、牢靠、有彈性的動力未來是局域性和分布式的;從總體上講是太陽能、風能+儲能的無碳排放的清潔動力體系。但儲能有各種形式，問題在于采用什么樣的儲能最經(jīng)濟、安全并且牢靠。
有核和期望有核的國家，不會拋棄核能尋求，問題在于它的經(jīng)濟性。MIT及美國科學(xué)界建議開發(fā)先進核能體系，提出了“核電池”概念，這在西方經(jīng)濟體有堅實的科學(xué)和技能根底。原來的第三代、第四代核能體系，看來走不下去或許“困難重重”，走“微堆”核電池路途是保險的，也有或許完成乏核燃料再循環(huán)，處理鈾資源短缺問題……
“核電池”或許具有下列屬性[11]，因而有強大的“生命力”：
圖6(裂變)核電池的屬性
經(jīng)濟性：關(guān)于特定范疇的特定使用，與其他分布式動力(電和熱)在本錢上具有競爭力。這就要跨過多個使用的靈敏布置與其他動力的集成，完成多種分布式的動力體系。
規(guī)范化：在開發(fā)規(guī)范化的規(guī)模、功率輸出與制造過程中，完成通用和工廠出產(chǎn)。這會降低本錢，出產(chǎn)更牢靠的體系，完成更快的資歷認證。
裝置：便于裝置投用和用后拆卸。用后能夠經(jīng)過重新裝入新核燃料或負責任地處置收回，完成再循環(huán)。
無人值守：無人值守的情況下安全運轉(zhuǎn)，供給需求驅(qū)動的動力。
牢靠性：體系和技能有必要高度牢靠，供給較長的運用壽命，支撐大規(guī)模布置使用。支撐遠程監(jiān)控概念，有必要牢固、有彈性、容錯和持久，需要替換時預(yù)先有“告示”。
材料與注釋：
1DavidL.Chandler,3Q:Why“nuclearbatteries”offeranewapproachtocarbon-freeenergy,MITNews,June25,2021
2DanYurman(djysrv),MITPublic/PrivatePartnershipExpandsEfforttoDevelopa10MWe‘Plug-and-Play’Nuclear Battery,NeutronBytes,June27,2021
3LedaZimmerman,Anuclearbattery-poweredboost,NuclearScience&EngineeringatMIT,February2021
4JamesConca,WhatWouldNuclearBatteriesDoForUs?Forbes,Jan25,2021
5LedaZimmerman,Anuclearbattery-poweredboost,MITNSE,February2021
6AmitLal&JamesBlanchard,TheDaintiestDynamos,TEEESPECTRUM,01Sep2004
7ANPEG,AdvancedNuclearandProductionExpertGroup.https://anpeg.mit.edu/
8INL,FissionBatteryInitiative,https://nuc1.inl.gov/SitePages/Fission%20Battery%20Initiative.aspx;
9MITEI,TheFutureofNuclearEnergyinaCarbon-ConstrainedWorld,ANINTERDISCIPLINARYMITSTUDY(2018)
10ANL,RECYCLINGUSEDNUCLEARFUELFORASUSTAINABLEENERGYFUTURE,PyroprocessingTechnologies,2018
11INL,FissionBatteryInitiative,INL/EXT-21-61275,January2021
5e 作者：鏡清
標簽：
核能 核電池
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圖1核電池概念圖畫，包含(從左到右)儀控模塊、反應(yīng)堆、屏蔽和熱傳輸模塊以及發(fā)電模塊(MIT)
麻省理工學(xué)院(MIT)核科學(xué)與工程系(NSE)TEPCO(東京電力)教授雅格布·布翁焦爾諾，正致力于開發(fā)一種鞏固、小型、簡便的核電池，能夠“旁路”電網(wǎng)，直接向終端用戶現(xiàn)場供給電力和熱能[3,4]。
這就把離網(wǎng)、分布式電力和社區(qū)微電網(wǎng)的理念結(jié)合在一起。核電池“群”不需要新的輸電線路，不需要電網(wǎng)升級，也不需要備用的儲能。它們無需接入電網(wǎng)，就可支撐單一設(shè)備、社區(qū)微電網(wǎng)，或其他當?shù)氐膶ｉT用處。
在MIT看來，當前，一個核電池約可發(fā)生10兆瓦(MW)電力和/或熱能;也便是說它的能量輸出，相當于一個巨大的太陽能或風力發(fā)電場，但占地面積很小。
MIT先進核能體系(CANES)中心主任布翁焦爾諾說，“核電池在地理上不受約束，可在任何緯度和任何氣候下脫碳。”他說，這種分布式網(wǎng)絡(luò)便是為了“大大削減難以電氣化行業(yè)的碳排放。”它們會比國家目前依靠的老化、軟弱的電網(wǎng)更有彈性。
“咱們的大志很大，由于咱們正在處理的問題巨大。[5]”
核電池概念并不新鮮。早在2004年，美國防先進研討規(guī)劃局(DARPA)就在研討微型電源[6]。這種規(guī)劃運用美國宇航局(NASA)的放射性同位素熱核發(fā)電設(shè)備(RTG)，作為先進規(guī)劃概念的跳板。硅谷草創(chuàng)公司Oklo已在去年6月向美國核管會(NRC)提交1.5MW微堆規(guī)劃的許可證請求，NRC已承受請求;它還取得在愛達荷國家實驗室(INL)科技園區(qū)現(xiàn)場制作的廠址許可證，很有或許在2026年前后建成，成為美國多年來首個先進核反應(yīng)堆……
核電池聯(lián)盟的組成
2021年1月，布翁焦爾諾和美國動力部國家實驗室、動力和制造業(yè)、法律和修建公司的一群協(xié)作者宣告成立非營利的聯(lián)盟，即先進核能與出產(chǎn)專家組(ANPEG)[7]。這個首字母縮寫有意與MPEG相呼應(yīng)，MPEG是數(shù)字圖畫和視頻媒體編碼的國際規(guī)范。
ANPEG是全球性的聯(lián)盟，致力開發(fā)以“即插即用”微堆(或稱核電池)為根底的低碳動力體系，要供給靈敏、有彈性、本錢效益好的動力處理方案，支撐先進的出產(chǎn)活動、動力公平，減平緩習慣氣候改變。
布翁焦爾諾說，“MPEG為數(shù)字緊縮和功能樹立了‘即插即用’規(guī)范，大型技能公司則把它作為競爭產(chǎn)品的根底。”
“咱們期望把同樣的理念使用于核電池的開發(fā)，經(jīng)過創(chuàng)立一套共享的規(guī)范、法規(guī)和商業(yè)形式，促進核電池規(guī)劃廣泛使用。”
布翁焦爾諾和聯(lián)盟成員，包含麻省理工學(xué)院的科魯什·希爾凡(KoroushShirvan)(NSE)，查爾斯·福斯伯格(CharlesForsberg)(NSE)和約翰·帕森斯(JohnParsons)(MITSloan)，他們都想在近期內(nèi)對碳排放發(fā)生影響。他們以為，核電池最適合應(yīng)對這個應(yīng)戰(zhàn)。詳見查爾斯·福斯伯格關(guān)于研制作業(yè)的扼要陳述[8]，旨在處理“裂變電池”的商場和經(jīng)濟問題。
這個聯(lián)盟沒有泄漏任何外部投資者的姓名?；蛟S由于這個群體的負責人長期在MIT從事學(xué)術(shù)生計，也或許他們的戰(zhàn)略便是開發(fā)知識產(chǎn)權(quán)足夠詳細，將其頒發(fā)一家公司，使之能夠完結(jié)整個工程規(guī)劃、取得NRC的許可并沖過終點線。
未來的成功取決于客戶“所要”的規(guī)劃和本錢
布翁焦爾諾說，電池概念的微堆、密封和能量轉(zhuǎn)化體系的核心基于老練的核技能，包含美國陸軍實驗開發(fā)小型移動反應(yīng)堆(SMR)的戰(zhàn)術(shù)預(yù)備，以及NASA新的原型體系(如KiloPower)。
布翁焦爾諾說，“十年前，這種電池僅僅個‘白日夢’，但它們的構(gòu)建模塊技能已經(jīng)老練到可信的程度，今天有共同的時機。”
盡管這個聯(lián)盟在其核電池的規(guī)劃方面沒有供給任何信息，但就提議要開發(fā)什么，供給了某些概括性的信息。未來的應(yīng)戰(zhàn)包含總體規(guī)劃、實驗和合格的燃料、傳熱機制和安全規(guī)劃綜述。
據(jù)這個聯(lián)盟說，核電池就在20英尺長集裝箱的重屏蔽容器內(nèi)，幾乎能自動地“運轉(zhuǎn)”，只要簡略的冷卻體系和最低的維護需求。在滿足NRC的安全規(guī)范的一起，也能強健地抵御極點外部條件。這意味著它們能夠在較短時刻內(nèi)完結(jié)必要的監(jiān)管測試和審評，大型核反應(yīng)堆一般花費的時刻要長得多。
圖2核電池及其發(fā)電機概念圖畫
布翁焦爾諾說，“令人興奮的是，盡管傳統(tǒng)核反應(yīng)堆展開形式需要10年乃至更多時刻，乃至超越100億美元，但這種微堆的第一個原型，堆芯也只要‘人’的大小，可在幾年內(nèi)造出來，開發(fā)本錢小兩個數(shù)量級，不到1億美元。”
核電池能夠為工廠、住宅區(qū)、制氫設(shè)備和貨船推動等大型商場供給熱能和電力。此外，還可用于島嶼上的海水淡化和防洪泵等特別位置;集裝箱式農(nóng)業(yè)和水產(chǎn)飼養(yǎng)產(chǎn)品;便攜式數(shù)據(jù)中心;便攜式生物制藥，乃至給月球和火星上的宇宙飛船和基地供給動力。
要讓這么急進的事業(yè)結(jié)出碩果，需要樹立真實的本錢模型。在ANPEG的模型中，核電池動力的供貨商將根據(jù)終究用戶的需求“定制”其服務(wù)，保證在這段時刻以給定的價格供熱和供電。這個供貨商將在場外安全地替換核燃料。能夠證明，核電池不依靠電網(wǎng)并且運營開支很少，其電價能與電力和熱力公用事業(yè)公司的收費相競爭。
新型核能范式?
布翁焦爾諾以為，核電池的展開是他曩昔五年研討作業(yè)“合乎邏輯的結(jié)果”。2016-2018年，他領(lǐng)導(dǎo)了《MIT動力建議》下的“碳約束世界核能的未來”研討[9]，仔細審視了核能在西方經(jīng)濟體中開發(fā)和布置日益困難。最基本的調(diào)研效果是，要把核能作為脫碳的手法，成功地布置取決于控制新堆的制作本錢。
他說，“這讓我開端思考怎么改動這種范式。”“核能有必要從貴重而漫長的大型建造項目改變?yōu)榱畠r的即時服務(wù)。只要在規(guī)模和技能上發(fā)生根本性改變，才干完成這種改變。”
一年前，布翁焦爾諾開端接觸潛在的協(xié)作者、研討人員以及工業(yè)和政府的相關(guān)人士;他們已認識到電池與老練核技能的潛力。布翁焦爾諾自詡為“催化劑”，將30個人快速組成一個正式的組織。
ANPEG的行進路途
到本年年底，ANPEG將確認電池的監(jiān)管要求，推動商場預(yù)備的最佳商業(yè)形式。下個階段將聚集核電池制造商、運營商和公用事業(yè)公司，為制作、布置和運營這個電池“群”做好預(yù)備。爾后，將在某個國家動力實驗室現(xiàn)場創(chuàng)立并實驗一個核電池原型設(shè)備。
有布翁焦爾諾所謂的“潛在的阻止因素”，例如，經(jīng)濟潮流搬運或安全問題。但是有個壓倒性、令人信服的理由向前推動：現(xiàn)在就開端轉(zhuǎn)向無碳動力出產(chǎn)。布翁焦爾諾說，“關(guān)于核電池，咱們談?wù)摰牟皇菐资?，而是五年，這便是為什么說它是個‘游戲規(guī)則的改動者’的原因。”
圖3西屋公司：伊-達芬奇(eVinci)小型模塊式反應(yīng)堆概念規(guī)劃圖畫
其他的努力，包含美國國防部(DOD)在本年3月22日說，它已對兩個團隊執(zhí)行合同選項，一個由BWXT先進技能公司領(lǐng)導(dǎo)，另一個由X動力公司領(lǐng)導(dǎo)，持續(xù)開發(fā)可運送的先進微堆原型設(shè)備的終究規(guī)劃。
這兩個團隊選自“初步規(guī)劃競賽”，每個團隊都將在DOD《戰(zhàn)略才能辦公室》(SCO)建議下的“貝利項目”內(nèi)持續(xù)獨立開發(fā)。
2022年頭，經(jīng)終究規(guī)劃審查并按國家環(huán)保方針法案完結(jié)環(huán)境分析后，或許挑選這兩家公司的一家制作并演示一個原型設(shè)備。
這個反應(yīng)堆要能承受比正常運轉(zhuǎn)更極點的條件，要經(jīng)過直接實驗表明，沒有超出故障極限?？蔀楹罄m(xù)階段的廣泛商用設(shè)備供給決心。
先進核燃料商業(yè)化再循環(huán)與加工才能
奧克洛公司(OKLO)正在與美國動力部(DOE)和阿貢國家實驗室(ANL)協(xié)作，推動電精粹技能，為先進堆出產(chǎn)核燃料。
這項技能將有助于降低先進堆規(guī)劃的燃料本錢，一起借助“乏”核燃料轉(zhuǎn)化為先進堆的核燃料，削減核廢物量。
OKLO公司宣告，USDOE經(jīng)過技能商業(yè)化基金(TCF)支撐，供給200萬美元本錢分管獎賞。OKLO再投資100萬美元，與USDOE和ANL展開這項公私協(xié)作研討。TCF項目將運用電精粹技能完成先進核燃料再循環(huán)才能商業(yè)化[10]。
圖4阿貢國家實驗室高溫處理設(shè)備的概念圖畫。
電解精粹工藝有助于降低先進堆核燃料的本錢。熱堆運用燃料的一小部分能量，而快堆與電精粹相結(jié)合，能夠開釋燃料中剩下的、未開發(fā)能量，一起削減廢料的體積和放射性的壽期。
OKLO公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席運營官卡羅琳·科克倫(CarolineCochran)說，“咱們很驕傲，由于被選中，加速先進核燃料再循環(huán)和開發(fā)的商業(yè)化，并把清潔動力快速、經(jīng)濟高效地推向商場。”
科克倫還說，“核燃料的能量密度比其他動力高幾百萬倍，最關(guān)鍵的是給人類供給最便宜的清潔動力。”“‘用過的’核燃料中蘊藏著巨大的能量，能夠給世界供給清潔的動力。”
美國動力部對工業(yè)同伴的承諾，有助于推動有前景技能的商業(yè)化。
OKLO公司的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官雅各布·德威特(JacobDeWitte)說，“這個獎項展現(xiàn)動力部優(yōu)先支撐私營部門，把下一代裂變技能推向商場。”此外，這種公私同伴關(guān)系能為美國的“乏”的(即“用過的”)核燃料轉(zhuǎn)化為清潔動力供給商業(yè)時機。
愛達荷實驗室園區(qū)OKLO公司微堆設(shè)備廠址“許可證”
圖5OKLO公司極光(Aurora)核電廠的藝術(shù)效果圖
2020年6月，NRC承受了OKLO公司微堆規(guī)劃取照審查的請求，贊同審查1.5MW微堆規(guī)劃的聯(lián)合許可請求。
OKLO公司的微堆名為“極光”，是個先進的裂變動力體系，包含小堆和集成的太陽能電池板。極光微堆運用液態(tài)金屬核燃料，把裂變熱能從堆芯傳輸?shù)蕉伟l(fā)電體系，發(fā)生約1.5MW的動力。
擬議中的極光規(guī)劃，運用熱管將堆芯的裂變熱能傳輸給超臨界二氧化碳動力轉(zhuǎn)化體系，發(fā)電。
OKLO公司說，極光設(shè)備的預(yù)算安排是，建造約需1000萬美元，每年運轉(zhuǎn)的預(yù)算為300萬美元。
至于燃料循環(huán)的本錢，OKLO公司說，鑒于反應(yīng)堆和燃料循環(huán)的類型，許可證有效期為20年，堆芯只需裝料一次。極光設(shè)備將用于供熱和發(fā)電。
結(jié)語
面對急迫的氣候危機和動力轉(zhuǎn)型，全球各界都在尋求“萬全之策”。但從本質(zhì)上講，最經(jīng)濟、安全、牢靠、有彈性的動力未來是局域性和分布式的;從總體上講是太陽能、風能+儲能的無碳排放的清潔動力體系。但儲能有各種形式，問題在于采用什么樣的儲能最經(jīng)濟、安全并且牢靠。
有核和期望有核的國家，不會拋棄核能尋求，問題在于它的經(jīng)濟性。MIT及美國科學(xué)界建議開發(fā)先進核能體系，提出了“核電池”概念，這在西方經(jīng)濟體有堅實的科學(xué)和技能根底。原來的第三代、第四代核能體系，看來走不下去或許“困難重重”，走“微堆”核電池路途是保險的，也有或許完成乏核燃料再循環(huán)，處理鈾資源短缺問題……
“核電池”或許具有下列屬性[11]，因而有強大的“生命力”：
圖6(裂變)核電池的屬性
經(jīng)濟性：關(guān)于特定范疇的特定使用，與其他分布式動力(電和熱)在本錢上具有競爭力。這就要跨過多個使用的靈敏布置與其他動力的集成，完成多種分布式的動力體系。
規(guī)范化：在開發(fā)規(guī)范化的規(guī)模、功率輸出與制造過程中，完成通用和工廠出產(chǎn)。這會降低本錢，出產(chǎn)更牢靠的體系，完成更快的資歷認證。
裝置：便于裝置投用和用后拆卸。用后能夠經(jīng)過重新裝入新核燃料或負責任地處置收回，完成再循環(huán)。
無人值守：無人值守的情況下安全運轉(zhuǎn)，供給需求驅(qū)動的動力。
牢靠性：體系和技能有必要高度牢靠，供給較長的運用壽命，支撐大規(guī)模布置使用。支撐遠程監(jiān)控概念，有必要牢固、有彈性、容錯和持久，需要替換時預(yù)先有“告示”。
材料與注釋：
1DavidL.Chandler,3Q:Why“nuclearbatteries”offeranewapproachtocarbon-freeenergy,MITNews,June25,2021
2DanYurman(djysrv),MITPublic/PrivatePartnershipExpandsEfforttoDevelopa10MWe‘Plug-and-Play’Nuclear Battery,NeutronBytes,June27,2021
3LedaZimmerman,Anuclearbattery-poweredboost,NuclearScience&EngineeringatMIT,February2021
4JamesConca,WhatWouldNuclearBatteriesDoForUs?Forbes,Jan25,2021
5LedaZimmerman,Anuclearbattery-poweredboost,MITNSE,February2021
6AmitLal&JamesBlanchard,TheDaintiestDynamos,TEEESPECTRUM,01Sep2004
7ANPEG,AdvancedNuclearandProductionExpertGroup.https://anpeg.mit.edu/
8INL,FissionBatteryInitiative,https://nuc1.inl.gov/SitePages/Fission%20Battery%20Initiative.aspx;
9MITEI,TheFutureofNuclearEnergyinaCarbon-ConstrainedWorld,ANINTERDISCIPLINARYMITSTUDY(2018)
10ANL,RECYCLINGUSEDNUCLEARFUELFORASUSTAINABLEENERGYFUTURE,PyroprocessingTechnologies,2018
11INL,FissionBatteryInitiative,INL/EXT-21-61275,January2021
5e 作者：鏡清
標簽：
核能 核電池
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