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【王戎專欄】為什麼核電廠的壽命越來越長?

銳傳媒/特別報導 2024.04.12 10:00

世界各地核電廠反應爐的平均壽命正在逐漸延長。美國是運作反應爐數量最多的國家,截至 2023 年,反應爐平均壽命為 42 年。歐洲近 90% 的反應器已經運作了30 年或更長時間。衰老可能是可怕的。隨著年齡的增長,您可能無法做以前所做的一切,並且很難跟上時代的變化。只要問問核反應爐就知道了。凱西·克朗哈特Casey Crownhart發表在最新一期《麻省理工科技評論》(MIT Technology Review) 的<為什麼核電廠的壽命越來越長>( Why the lifetime of nuclear plants is getting longer)指出,老化的核電廠仍可幫助減少溫室氣體排放。(An aging nuclear fleet can still help cut greenhouse gas emissions.)由於經濟壓力,較舊的反應堆,尤其是較小的反應爐已成批關閉,特別是在擁有廉價天然氣等其他廉價電力來源的地區。但舊核反應器可能仍有大量生命。

我們預計核電廠能持續多久呢?

正如我在最新報導的那樣,密西根州一家工廠於 2022 年關閉,新業主目前正在努力重新開工。如果重啟成功,該工廠總共可以運作80年。其他國家的反應器許可證將延長 20 年。延長現有核電廠的使用壽命有助於減少排放,而且通常比建造新核電廠更便宜。那我們預計核電廠能持續多久呢?

在美國,核管管理委員會 (NRC) 授予核反應器 40 年運作壽命的許可。但工廠的運作時間肯定可以比這個長,而且很多工廠都是這麼做的。

非營利智庫核子創新聯盟研究主任派崔克懷特表示,40 年時間表的目的並不是為了確定植物生命的終點。他說,相反,這是為了確保工廠能夠運作足夠長的時間,以收回投資建設的資金。

如何重新開放核電廠

密西根州的帕利塞茲核電廠可能是第一座關閉的核電廠重新啟動營運。

NRC 已向美國大部分現有核電機組授予 20 年許可證延期,允許它們運行 60 年。現在一些業者正在申請額外延期。少數反應器已獲準運作總計 80 年,其中包括位於佛羅裡達州土耳其角的兩座反應器。不過,獲得這些擴展一直很坎坷。此後,NRC取消了部分批准,並要求先前批准的幾個地點使用最新數據進行額外的環境審查。

White 表示,雖然當今世界上最古老的運行反應器只有 54 座,但早期研究已經在調查將使用壽命延長至 100 年。

現實情況是,核電廠中真正限制壽命的零件很少。水冷卻系統和支援基礎設施中的泵浦、閥門和熱交換器等設備都可以進行維護、修理或更換。隨著技術的進步,它們甚至可能會升級,以幫助工廠更有效地發電。

麻省理工學院核子工程學教授 Jacopo Buongiorno 表示, 兩個主要零件決定核電廠的壽命:反應器壓力容器和安全殼結構。

反應器壓力容器是核電廠的心臟,包含反應器堆芯以及相關的冷卻系統。該結構必須保持反應器堆芯處於高溫高壓狀態而不發生洩漏。

安全殼結構是核反應器周圍的外殼。它被設計成氣密的,並在緊急情況下保留任何放射性物質。

這兩個部件對於核電廠的安全運作至關重要,並且通常都過於昂貴或難以更換。因此,當監管機構審查延長工廠壽命的應用時,他們最關心的是這些組件的狀況和壽命,Buongiorno 說。

延長核電廠的使用壽命可以幫助世界實現清潔能源和氣候目標

研究人員正在尋找新的方法來解決可能導致一些工廠停產的問題,例如俄亥俄州一家工廠反應器組件的腐蝕,導致其關閉兩年。監測核電廠內部材料的新方法以及抗降解的新材料可以幫助反應器更安全、更長時間地運作。

延長核電廠的使用壽命可以幫助世界實現清潔能源和氣候目標。

在一些地方,關閉核電廠可能會導致更多的碳污染,因為化石燃料會被用來填補缺口。當紐約於 2021 年關閉印第安角核電廠時,天然氣使用量激增,溫室氣體排放量增加。

德國於 2023 年關閉了最後一座核反應堆,該國的排放量已降至歷史最低水平,不過一些專家表示,排放量下降的主要原因是經濟放緩,而不是風能和太陽能等可再生能源使用的增加。

使用壽命延長 10 年,未來幾十年將為電網增加 26,000 太瓦時的低碳電力

根據國際原子能總署的報告,如果將全球核電廠的使用壽命延長 10 年,未來幾十年將為電網增加 26,000 太瓦時的低碳電力。這相當於當前全球約一年的電力需求。這可能有助於減少排放,同時世界擴大低碳發電能力。

因此,在清理電網時,尊重長輩是有價值的,包括核反應器。

正如我在最新的故事中所寫,密西根州的一座核電廠可能是美國第一座關閉後重新投入運作的反應爐。

經過該國多年的爭議後,德國於 2023 年關閉了最後一座核反應爐。請閱讀我們去年四月的電子報以了解更多資訊。 

下一代核反應器正變得更加先進。正如我在一月份報導的那樣,Kairos Power 正在致力於用鹽而不是加壓水來冷卻其反應器。

 

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