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美國核電概況:美國“核電艦隊”放慢了擴張速度
2020/4/22 18:25:56    新聞來源:國際電力網

據美國能源信息署的統計數據,核能每年大約為美國提供20%的發電量,是美國能源體系的重要組成部分。近年來,雖然美國“核電艦隊”放慢了擴張速度(新建核反應堆項目僅有2個),但其重要地位并沒有發生改變。  美國能源部十分重視核能領域的科技研發,投入了大量資金,并出臺了一系列激勵措施,鼓勵私人企業和科研機構、政府聯手拓展核能潛力。其中,核聚變、小型模塊核反應堆是美國能源部關注的重點。

美國核電工業概況

美國核能發電始于1958年的賓夕法尼亞州,最古老的反應堆于1969年12月開始商業運行。截至2019年10月31日,美國共有58個商業運營的核電站(96個核反應堆)分布在國內29個州,它們的平均年齡約為38歲。

在美國所有核電站中,其中32個擁有2個核反應堆;3個核電站擁有3個核反應堆;位于紐約的印第安角能源中心有兩個核反應堆,美國能源信息署將其算作兩個獨立的核電站。亞利桑那州的帕洛威爾德核電站是美國最大的核電站,擁有3個反應堆,夏季凈發電裝機容量為3937兆瓦。紐約的R·E·Ginna核電站是最小的核電站,有一個反應堆,夏季凈發電裝機容量為582兆瓦。

美國最新投入使用的核反應堆為巴茨2號機組,夏季凈發電裝機容量為1122兆瓦,于2016年10月開始商業運行。目前有兩個核反應堆在建設之中:喬治亞州的沃格特爾3號、4號機組。

美國新反應堆上線時間

盡管2013年以來美國關閉了7個核反應堆,但截至2018年底美國核能總發電量與2003年擁有104個反應堆時的發電量大致持平。為了提高核電站的發電能力,電站加大了改造力度。這些升級改造加上高容量利用率,使得美國的核電站自1990年以來一直保持著20%發電量的穩定份額。一些反應堆還通過縮短離線換料時間,從而增加了年發電量。

喬治亞州沃格特爾3號、4號核電機組預計將于2021年和2022年投入使用。截至2018年4月,核管理委員會(NRC)共收到約18份新核反應堆開發申請,目前處于不同的審查階段。根據目前的許可條例,一家尋求建設新反應堆的公司可以使用核管理委員會先前批準的反應堆設計,NRC頒發的設計認證獨立于建造或運行新核電站的申請批準。當申請人使用NRC認證的反應堆設計時,這意味著與設計相關的所有安全問題都已得到解決,NRC審查的重點是施工質量,建造核電站可能需要5年或更長的時間。

美國能源信息署在《2019年年度能源展望》的參考案例中預測,2021年新上線的反應堆將增加核能發電能力,但部分反應堆退役、降額將導致核能發電總量在2050年之前的每一年,均低于2018年。

鈾燃料生產情況

鈾是核電站用于核裂變最廣泛使用的燃料,這是一種在世界各地巖石中常見的金屬,與其他元素結合在一起。在美國西部、澳大利亞、加拿大、中亞、非洲和南美都有經濟上可開采的鈾礦床。

2018年,美國核反應堆的所有者和運營商購買了大約4000萬磅的鈾,美國本地供應商提供了大約10%,剩余90%均進口于其他國家,其中:24%來自于加拿大,20%來自哈薩克斯坦,18%來自澳大利亞,13%來自俄羅斯,6%來自烏茲別克斯坦,5%來自納米比亞,3%來自中國、尼日爾和南非等國。

根據美國能源信息署2019年5月發布的報告,美國2018年鈾生產是近70年來的最低水平,大約為147萬磅,是1950年以來的最低數,也是連續第四年下降。在1980年,美國生產了4370萬磅的鈾 (達到歷史上峰值),之后就一直處于下降水平。

這不僅使得美國不得不依靠進口來滿足鈾需求,也讓國內鈾市場就業人數不斷減少,達到2003年以來最低水平。2004~2008年,隨著鈾價格的上漲,行業就業人數逐年增加,2008年達到峰值;2012~2018年,行業就業率每年都在下降,勘探就業人數出現了2008年以來的最大降幅。

科技創新驅動行業重振

近年來,美國核管會收到不少最新反應堆設計。其中比較典型的包括,Nuscale電力有限責任公司設計的集成壓水反應堆,由12個小型模塊化反應堆 (SMR)組成。與傳統型反應堆外殼相比較 (高200英尺,寬120英尺),Nuscale新型反應堆及安全殼聯合系統尺寸?。ǜ?6英尺,寬15英尺),更靈活。此外,國外公司也想積極打入美國核電市場,韓國電力公司、日本三菱重工有限公司、法國阿?,m核電設計公司都紛紛向美國核管會提交了新型設計反應堆。

為了進一步激發企業活力,美國能源部和核管會出臺了一系列倡議及草案,鼓勵發展先進反應堆。2013年7月,《先進反應堆技術授權基本框架聯合倡議》解決了新建核反應堆的通用設計標準等問題。2015年,美國核管會與能源部共同主辦了一系列先進核反應堆設計坊,次年4月,核管會發布了《先進非輕水堆設計標準草案》。2016年,美國能源部發布了 《先進堆開發與部署愿景和戰略》草案,表達了能源部加速部署先進堆的愿景,倡導模塊式小堆及不依靠水冷卻的先進堆。

美國核工業人士認為,境內的核電站正在經受廉價天然氣、高補貼可再生能源和低電力需求的挑戰。未來政府需要為核能打造公平的競爭環境,加快監管審查程序,才能保證美國核能技術的領導力。

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