Nhu cầu năng lượng toàn cầu dự kiến ​​sẽ tăng đáng kể trong vài năm tới. Trong nhiều thập kỷ, các chuyên gia đã ước tính rằng đến năm 2050 có thể cần gấp đôi hoặc gấp ba lượng năng lượng chúng ta sản xuất hiện nay. Nhưng điều gì sẽ thu hẹp khoảng cách để đáp ứng những nhu cầu này? Ngay cả khi chúng ta chỉ dựa vào gió và mặt trời để tạo ra năng lượng khử cacbon, vẫn sẽ có những thách thức trong việc lưu trữ và truyền tải. Một số trường hợp sử dụng nhất định cũng sẽ yêu cầu nguồn tải cơ sở ổn định nhất quán và không thể dựa vào các nguồn không liên tục như gió và mặt trời. 

Năng lượng hạt nhân đóng một vai trò quan trọng trong việc đạt được mục tiêu không khí và cung cấp cho khách hàng các cách để tạo ra điện tại chỗ, tuy nhiên, có những thách thức đã biết. Mức độ phổ biến của năng lượng hạt nhân dao động với các đối thủ trích dẫn chi phí vốn cao, sản xuất chất thải nguy hại cũng như thời gian lưu trữ và cấp phép.  

Các nhà phát triển lò phản ứng hạt nhân, mô-đun nhỏ (SMR) và lò phản ứng vi mô tiên tiến đang tạo ra các giải pháp vượt qua nhiều thách thức truyền thống của năng lượng hạt nhân.  

Cơ hội và thách thức đối với việc phát triển lò phản ứng mô-đun nhỏ 

Lò phản ứng mô-đun nhỏ và lò phản ứng vi mô mang lại một số lợi ích khi so sánh với các nhà máy điện hạt nhân truyền thống. Những lợi thế này bao gồm diện tích đất nhỏ hơn, cơ chế an toàn nâng cao, chi phí thấp hơn và thời gian thực hiện ngắn hơn. Chi phí cho SMR khác nhau, nhưng ước tính cho thấy tùy thuộc vào kích thước, các lò phản ứng nhỏ hơn có thể có giá từ 50 triệu USD cho các lò phản ứng vi mô đến 3 tỷ USD cho các lò lớn hơn.  

Công suất đầu ra của lò phản ứng vi mô có thể dao động trong khoảng 1-20MW và SMR có thể dao động trong khoảng 60-300MW. Lò phản ứng thế hệ III sử dụng công nghệ nước nhẹ có áp suất được sử dụng trong các nhà máy truyền thống nhưng ở quy mô nhỏ hơn một chút. Các dự án này sử dụng nước làm chất làm mát và nhiên liệu LEU có thể được cung cấp ở hầu hết các quốc gia. Các ước tính cho thấy chi phí CAPEX cho các lò phản ứng này có thể lên tới 5,000 USD/kW với chi phí điện quy dẫn (LCOE) dao động trong khoảng 80-90 USD/MW. Để so sánh, chi phí xây dựng gió ngoài khơi là từ 3,000-5,000 USD/kW và chi phí năng lượng mặt trời ở quy mô tiện ích là từ 700-1,500 USD/kW ở Hoa Kỳ (Statista).  

Trong khi chi phí của một số lò phản ứng cao, các nhà đổi mới đang tìm cách giảm chi phí bằng cách phát triển các thiết kế và công nghệ lò phản ứng mới sử dụng nhiều chất làm mát và loại nhiên liệu khác nhau cho các lò phản ứng Thế hệ IV. Chi phí cho các lò phản ứng này khác nhau nhưng một số gợi ý rằng chúng có thể giảm xuống còn 2,500 USD/kW với chi phí CAPEX trả trước và chi phí LCOE khoảng 35 USD/MW nếu mở rộng quy mô.  

Bất chấp sự hấp dẫn của những công nghệ này, vẫn có rất nhiều trở ngại cần phải vượt qua để SMR thành công. Một trong những trở ngại rõ ràng nhất đối với ngành có thể thấy là việc theo dõi NuScaleCác dự án phát triển của NuScale ở Hoa Kỳ ban đầu đã báo giá cho khách hàng gần 58 USD/MW nhưng sau đó phải điều chỉnh lại ước tính của họ lên 89 USD/MW. Chi phí cao hơn có thể là do chi phí vật liệu cao hơn, đặc biệt, chi phí cho những thứ như bê tông cốt thép đã tăng lên đáng kể. Điều này dẫn đến việc ngừng công khai Dự án Năng lượng không phát thải Carbon (CFPP). Tuy nhiên, NuScale sẽ tiếp tục xây dựng các dự án ở Đông Âu và các nơi khác cũng như phát triển các bài học.  

Có nhiều dự án đang được triển khai ở Châu Âu, Canada và Hoa Kỳ, nhưng hiện chỉ có một SMR được kết nối với lưới điện ở Trung Quốc. Một trong những thách thức lớn nhất mà SMR cần phải vượt qua trước khi thương mại hóa là việc xin cấp phép cho các thiết kế lò phản ứng mới này. Mặc dù về mặt lý thuyết, các lò phản ứng thế hệ III giống với các lò phản ứng truyền thống có thể được cấp phép nhanh hơn, nhưng chúng tôi vẫn chưa thấy thiết kế SMR nào được cấp phép ở Canada hoặc Hoa Kỳ.  

Nhân rộng quy mô hạt nhân  

 Bất chấp những trở ngại này, vẫn có một bối cảnh phát triển mạnh mẽ về các nhà đổi mới phát triển công nghệ hạt nhân mới. Điều này là do năng lượng hạt nhân vẫn là một trong những giải pháp tốt nhất để cung cấp năng lượng cơ bản không có carbon. Chi phí vận hành thấp hơn sẽ khiến điện hạt nhân trở nên hấp dẫn về lâu dài. Nếu SMR có thể giảm CAPEX xuống đáng kể thì chúng sẽ đóng một vai trò lớn trong tương lai của công nghệ hạt nhân.  

Điều này đặc biệt đúng khi các công nghệ hạt nhân tìm cách giải quyết một số ứng dụng đòi hỏi nhiệt độ cao. Nhiều quy trình công nghiệp, thép xanh và sản xuất hydro xanh, đòi hỏi nhiệt công nghiệp. Nếu công nghệ hạt nhân có thể cung cấp các con đường để khử cacbon cho các ngành công nghiệp này, thì chúng có thể thâm nhập vào các thị trường mà trước đây hạt nhân truyền thống không thể tiếp cận được. Ví dụ, X-Năng lượng is hợp tác với Dow Chemical để sử dụng lò phản ứng làm mát bằng khí ở nhiệt độ cao để khử cacbon trong quá trình sản xuất hóa chất tại khu công nghiệp Seadrift ở Texas.

Ngoài ra, SMR có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ các trung tâm dữ liệu, địa điểm khử muối và trung tâm sưởi ấm khu vực. Chúng cũng có thể được sử dụng để tái sử dụng các mỏ than hiện có và sản xuất hơi nước sạch để cung cấp năng lượng cho các trung tâm.  

Đổi mới trong lò phản ứng mô-đun nhỏ và lò phản ứng vi mô 

1. Lò phản ứng nhanh làm mát bằng kim loại lỏng. Chúng hoạt động ở nhiệt độ cao hơn, áp suất thấp hơn và sử dụng công nghệ neutron nhanh; nhiều người sử dụng natri làm chất làm mát (ví dụ, Công nghệ làm sạch hồ quang)  
    

1. Lò phản ứng muối nóng chảy. Muối florua hoặc clorua nóng chảy được sử dụng làm chất làm mát và tạo ra chất thải phóng xạ có thời gian sống ngắn hơn so với các lò phản ứng khác (ví dụ, Năng lượng trên cạn, Năng lượng Moltexvà Sức mạnh cốt lõi)  
    
2. Lò phản ứng làm mát bằng khí ở nhiệt độ cao. Khí chảy cho phép sản xuất điện cao hơn và nâng cao các tính năng an toàn (ví dụ: X-Năng lượng và Tập đoàn hạt nhân siêu an toàn.   

Nhìn về phía trước 

Vì việc cấp phép công nghệ vẫn là một bước quan trọng trong việc đưa hạt nhân mới vào lưới điện, nên những công ty đầu tiên được cấp phép ở Hoa Kỳ và Canada sẽ có vai trò rất quan trọng trong việc thiết lập xu hướng về loại công nghệ nào có thể mở rộng và thương mại hóa.  

Ngoài ra, những thách thức trong việc đảm bảo nhiên liệu HALEU cần thiết cho nhiều SMR có thể cản trở sự tăng trưởng và phát triển như đã thấy với sự chậm trễ trong TerraPowernhà máy đầu tiên của ở Wyoming.  

Như các công ty như Sức mạnh Kairos, X-Năng lượng và hạt nhân nano đang nỗ lực phát triển chuỗi cung ứng nhiên liệu HALEU, các công ty khác như Năng lượng Moltex phát triển các lò phản ứng tiên tiến sử dụng nhiên liệu đã qua sử dụng hoặc nhiên liệu LEU, cũng có thể đạt được thành công khi tận dụng nhiên liệu sẵn có.  

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://www.cleantech.com/will-small-modular-reactors-surpass-regulatory-and-supply-chain-hurdles-to-fill-the-need-for-stable-baseload-power/