小型核电SMR的核废料是否比较多?

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    小型核反应炉SMR可以应用在更多地方,为耗能工厂专门供电,为偏远山区提供洁净发电。图/IAEA(photo:ChinaTimes)
    小型核反应炉SMR可以应用在更多地方,为耗能工厂专门供电,为偏远山区提供洁净发电。图/IAEA(photo:ChinaTimes)

    人们逐步走出了对核能的恐惧,愿意承认核能是公认的「脱碳利器」,但是大型核反应炉的建造,往往成本高昂、构造复杂,使得建造时间非常久,脱碳工作也就缓不济急。因此最近6年,核子开发人员提出了多种小型模组化反应炉 (SMR) 设计,具有更低的成本、更大的部署灵活性。然而最近有一种看法认为,SMR反应炉可能会造成更多的核废料,环境成本并不低,这引起了相当的争议。一份来自美国阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory, ANL)的报告,理性的分析这个问题。

    SMR 的功率大约是大型轻水反应炉的1/10~1/3,造价也更低,工期也短。它也更适合应用在离岛与山地社区。然而,关于它们核废料的影响研究较少,因此美国能源部 (DOE)委託 阿贡国家实验室进行相关研究。

    研究人表示,虽然目前还没有SMR投入运輚,但是目前至少有3种设计已经通过了美国核能管理委员会(NRC)的审查,并可能在十年内建成,这也就是评估的基础。

    最保守的SMR,是名为「 VOYGR」的设计案,它是由小核电力(NuScale Power )所开发,基础技术沿用了传统的压水式反应炉,但按比例缩小并模组化。

    最有野心的SMR,是比尔盖兹的泰拉能源公司(TerraPower)设计的Natrium,採用快中子滋生式,以液体钠冷却,使用金属燃料。

    第三种SMR技术较为折中,由X能量公司(X-energy)设计的Xe-100,它以低度浓缩铀为燃料,与压水炉不同于,改用氦气冷却。

    研究人员表示,影响反应炉产生的核废料数量,主要的因素称为燃耗效率,指的是一定数量的燃料产生多少热能。Natrium 和 Xe-100 反应炉燃耗效率明显高于轻水式反应炉( LWR),这2型都具有更高的热效率;至于原理与轻水反应炉相同的 VOYGR,确实燃耗和热效率都略低。

    但是不同的反应炉产生的核废料属性也略有不同,Natrium的核废料最少,但是却是长半衰期的同位素; Xe-100 产生的密度较低,但体积较大的乏燃料。VOYGR的核废料与现在的轻水炉没什么不同,处理方式也一样。

    「总而言之,就核废料而言,SMR 与传统的压水反应炉大致相当,其潜在优势和劣势,取决于设计的方面。一句话讲完就是:SMR 核废料管理,并没有额外的重大挑战。」