世界のエネルギー需要は今後数年間で劇的に増加すると予想されています。何十年もの間、専門家は、2050 年には現在生産されているエネルギー生成量の XNUMX 倍または XNUMX 倍が必要になる可能性があるとの推定を示唆していました。しかし、これらのニーズを満たすためにギャップを埋めるものは何でしょうか?たとえ脱炭素化された電力を風力と太陽光のみに頼ったとしても、貯蔵と送電には依然として課題が残るでしょう。特定のユースケースでは、一貫して安定したベースロード電力も必要であり、風力や太陽光などの断続的な電源に依存することはできません。
原子力発電は、ネットゼロの目標を達成し、顧客にオンサイトで発電する方法を提供する上で重要な役割を果たしていますが、既知の課題もあります。原子力発電の人気は、多額の設備投資、有害廃棄物の生成、貯蔵と認可のスケジュールなどを理由に挙げる反対派によって変動します。
先進的な原子力、小型モジュラー炉 (SMR)、およびマイクロリアクターの開発者は、原子力の従来の課題の多くを克服するソリューションを作成しています。
小型モジュール型原子炉開発の機会と課題
小型モジュール式原子炉とマイクロリアクターは、従来の原子力発電所と比較していくつかの利点をもたらします。これらの利点には、設置面積の縮小、安全機構の強化、コストの削減、リードタイムの短縮などが含まれます。 SMR のコストはさまざまですが、推定では、サイズに応じて、小型リアクターの場合、マイクロリアクターの 50 万ドルから大型のユニットの場合は 3 億ドルの費用がかかる可能性があることを示唆しています。
マイクロリアクターの出力は 1 ～ 20MW の範囲で、SMR は 60 ～ 300MW の範囲になります。第 III 世代原子炉は、従来のプラントで使用されている加圧軽水技術を利用していますが、規模は若干小さいです。これらのプロジェクトでは、水を冷却剤として使用し、LEU 燃料はほとんどの国で利用可能です。推定によると、これらの原子炉の設備投資コストは kW あたり最大 5,000 ドルになり、平準化電力コスト (LCOE) は 80 ～ 90 ドル/MW の範囲になります。比較のために、米国では洋上風力発電の建設コストは kW あたり 3,000 ～ 5,000 ドル、実用規模の太陽光発電のコストは 700 kW あたり 1,500 ～ XNUMX ドルです (Statista).
一部の原子炉はコストが高いものもありますが、革新者は第 IV 世代原子炉用のさまざまな冷却材と燃料タイプを使用した新しい原子炉の設計と技術を開発することでコストの削減を目指しています。これらの原子炉のコストはさまざまですが、規模を拡大した場合、初期設備投資コストは 2,500 ドル/kW に削減でき、LCOE コストは約 35 ドル/MW に削減できると示唆する人もいます。
これらのテクノロジーの魅力にもかかわらず、SMR が成功するためには乗り越えなければならないハードルが数多くあります。業界にとって最も目に見える後退の XNUMX つは、追跡です。 ニュースケールの米国でのプロジェクト開発では、NuScale は当初、顧客に 58 ドル/MW 近いコストを見積もっていましたが、その後、見積りを 89 ドル/MW に修正する必要がありました。コスト高の原因は材料費の高騰であり、特に鉄筋コンクリートなどのコストが大幅に上昇している。これにより、カーボンフリー電力プロジェクト (CFPP) が公に中止されることになりました。ただし、NuScale は今後も東ヨーロッパやその他の場所でプロジェクトを構築し、学習を発展させていきます。
ヨーロッパ、カナダ、米国では複数のプロジェクトが進行中ですが、現在中国の送電網に接続されているのは XNUMX 台の SMR だけです。 SMR が商業化する前に克服する必要がある最大の課題の XNUMX つは、これらの新しい原子炉設計のライセンスを取得することです。理論的には、従来の原子炉に似た第 XNUMX 世代原子炉はより早く認可されるはずですが、カナダや米国で SMR 設計が認可された例はまだありません。
核のスケーリング
これらの挫折にもかかわらず、新しい原子力技術を開発するイノベーターの繁栄した風景があります。これは、原子力発電が依然としてカーボンフリーのベースロード電力を提供する最良のソリューションの XNUMX つであるためです。運転コストの低下により、長期的には原子力は魅力的なものとなるだろう。 SMR が設備投資を大幅に削減できれば、原子力技術の将来において大きな役割を果たすことになるでしょう。
これは、原子力技術が高熱を必要とする特定の用途に対処しようとしている場合に特に当てはまります。多くの工業プロセス、グリーンスチール、グリーン水素製造には工業用熱が必要です。原子力技術がこれらの産業を脱炭素化する道筋を提供できれば、従来の原子力がこれまで参入できなかった市場に参入できるようになる。例えば、 X-エナジー is ダウ・ケミカル社と提携し、高温ガス冷却反応器を使用して、テキサス州のシードリフト工業施設での化学品製造を脱炭素化します。
さらに、SMR は、データ センター、海水淡水化サイト、地域暖房センターのサポートにおいて重要な役割を果たすことができます。また、既存の石炭サイトを再利用し、センターに電力を供給するためのクリーンな蒸気を生成するために使用することもできます。
小型モジュラーリアクターおよびマイクロリアクターのイノベーション
- 液体金属冷却高速炉。 これらは高温低圧で動作し、高速中性子技術を使用します。多くは冷却剤としてナトリウムを使用します（例： アーククリーンテクノロジー)
- 溶融塩炉。 溶融フッ化物または塩化物塩は冷却材として使用され、他の原子炉よりも寿命の短い放射性廃棄物を生成します（例: 地上エネルギー, モルテックスエナジー, コアパワー)
- 高温ガス炉。ガスを流すことで、より高い発電量と安全機能の強化が可能になります（例: X-エナジー & ウルトラセーフ・ニュークリア・コーポレーション.
今後
新しい原子力を送電網に導入する上で技術のライセンス供与は依然として重要なステップであるため、米国とカナダで最初にライセンスを取得する企業は、どのタイプの技術が拡大し商業化できるかについての傾向を決める上で非常に重要な判断材料となるだろう。
さらに、多くの SMR に必要な HALEU 燃料の確保に関する課題により、SMR の遅延に見られるように成長と開発が妨げられる可能性があります。 テラパワーワイオミング州にある最初の工場。
企業として カイロスパワー, X-エナジー & ナノ核 HALEU 燃料のサプライチェーンの開発に取り組んでいるほか、 モルテックスエナジー 使用済み燃料または LEU 燃料を使用する先進的な原子炉を開発する企業は、入手可能な燃料を活用して成功する可能性もあります。
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- 情報源： https://www.cleantech.com/will-small-modular-reactors-surpass-regulatory-and-supply-chain-hurdles-to-fill-the-need-for-stable-baseload-power/
