執行概述
這份戰略報告要解決的問題是:“核能將在美國和世界能源部門向可持續的低碳未來轉型中發揮什麼作用?”根據全球最大的保險公司之一瑞士再保險公司的一份報告，到2050年，氣候變化造成的損失將高達23萬億美元，導致全球經濟年度產出減少。
在過去的幾年裏，很明顯，世界在脫碳方麵拖得太久了。今年，氣候變化的影響越來越明顯，普遍出現創紀錄的高溫，有人稱之為“熱末日”。2022年也是俄羅斯試圖利用石油和天然氣作為政治武器，迫使歐洲國家資助一場針對主權國家的戰爭的一年。減少煤炭和碳氫化合物燃料產生的碳排放的緊迫性幾乎不能再高了，但核能的複興會是解決方案嗎?
全球交通、商業、住宅和工業部門的能源係統正在慢慢擺脫化石燃料和電氣化。在許多地方，公用事業行業正在快速發展，但電網向可靠地提供無碳電力的轉變將采取多種途徑。毫無疑問，SWB(太陽能、風能和電池)將成為新核電的主要競爭對手。新型先進核電在21世紀30年代之前不太可能發揮重大作用，因為第一波新型先進反應堆預計要到21世紀20年代末才能發電。現有的反應堆技術已被證明非常昂貴，操作經驗也證明了事故的脆弱性，事故可能會在受損反應堆的下風處分散放射性副產物。
現有核電技術的市場已經崩潰，而全球需求卻很少。現在有幾十個新的核電競爭者、新技術以及許多私人和政府支持的渠道，這些渠道正試圖克服現有的限製，為核電工業注入新的活力。考慮到成本效益的曆史問題，以及處理放射性材料和新的未經驗證的反應堆的風險，公用事業行業處於進退兩難的境地。核電為電網運營商提供了可靠穩定的基礎負荷，一些新型的先進核反應堆可以大大改善負荷跟蹤。與分布式SWB複雜的管理問題相比，核電具有理想的發電特性，管理起來要簡單得多。SWB的成本一直在穩步下降，但太陽能和風能所需的土地數量遇到了阻力;目前流行的鋰電池的能量儲存持續時間為幾周甚至幾個季節是非常昂貴的。核能提供不受天氣和位置影響的電力，占地麵積小，對能源儲存的需求也較少。到2050年，全球電力預計將增加兩倍。今天，全球440個核反應堆提供的核電約占全球電力的10%。
擁有CCS技術的化石燃料還在競爭我們未來的能源嗎?CCS技術所消耗的能量相當於發電站所產生能量的10%到40%。大約60%的損失來自捕獲過程，30%來自二氧化碳的壓縮，剩下的10%來自泵和風扇。CCS將使天然氣發電廠的燃料需求增加約15%。據估計，這些額外燃料的成本，以及儲存和其他係統的成本，將使使用CCS的發電廠的能源成本增加30 - 60%。考慮到化石能源已經比SWB更加昂貴，在天然氣發電廠中添加無補貼的CCS將使他們處於很大的劣勢。
公用事業公司知道，核電已被證明是可靠的基本負荷電力，有助於電網穩定，通常不受天氣影響。業內人士都知道，核電站在工作中發生事故時有良好的安全記錄。環保人士知道，與化石能源不同，核能不會向空氣中排放有害物質，不會導致許多健康問題和死亡;核能的碳足跡極低。
公用事業公司也知道，由於來自低成本天然氣和可再生能源的競爭，以及滿足從福島事故中吸取教訓後出現的新安全法規的高成本，目前大約三分之一的核電站無法盈利。公用事業公司發現，核電項目的成本往往會飆升，項目經常被推遲。實業家和環保人士都知道，切爾諾貝利和福島的事故釋放了長期的放射性沉降物，汙染了大片土地，而核電站所有者沒有保險來賠償這種大規模的財產損失。
由於災難對健康的長期影響，預計死亡人數的準確數字存在相當大的爭議。許多死亡是由於許多城鎮和村莊所有居民緊急大規模疏散和重新安置後的疏散和隨後的長期流離失所造成的。公眾普遍反對並不奇怪。
這份戰略報告將介紹新型先進核電站如果要在未來電網中發揮重要作用，就必須克服的複雜挑戰。新的先進核電站通常配置為小型模塊化反應堆，可以在工廠中製造，以受益於製造規模。小型模塊化反應堆(SMRs)每單元的發電能力可達300兆瓦(e)，約為常規核反應堆的三分之一。國際原子能機構(IAEA)將SMR稱為“中小型模塊化反應堆”，一些領先的設計超過300兆瓦(e)。任何規模的新型先進核反應堆都將接受監管機構、投資者、公用事業公司、環保組織和公眾的評估。
有超過50種相互競爭的新核技術正在開發中。這50個國家中的一小部分可能會成為核複興的領導者。有幾個私人資助的核聚變反應堆正在開發中，最近在磁約束方麵也取得了一些有前景的進展。核聚變反應堆有獨特的技術問題，路線圖滯後於本報告中的先進核裂變反應堆。核聚變反應堆對我們的未來有很大的希望，但在本報告中被排除在外。
本報告將更好地了解新的先進核反應堆的競爭者，它們在監管框架中的位置，每個反應堆具有什麼技術特征，以及非核替代品的競爭環境。該報告還為供應商提供了有關項目時機的建議，以及公用事業公司如何評估新興核技術的運行特征和相關的項目風險。
核能在政府和工業中的應用
核能是與軍事應用同時發展起來的。現有核電站的設計有70%是基於最初用於核潛艇反應堆的設計。武器和發電廠都是從開采出來的鈾開始的。鈾235是一種可裂變的同位素，在開采出來的鈾中隻占0.72%，其中大部分是U-238。鈾235需要濃縮用於電力應用和核武器。
增殖反應堆可以使用U235中的中子將U238轉化為鈈239，鈈239也用於核武器或發電。釷232的含量大約是U-235的三倍。橡樹嶺實驗室評估了釷燃料飛機和運行釷反應堆發電超過5年。釷是可裂變的，而不是可裂變的，隻能與可裂變物質(如回收的鈈)一起用作燃料。釷燃料可以產生可裂變的鈾-233，用作釷反應堆的中子源。
熔鹽反應堆非常適合釷燃料，因為它避免了正常的燃料製造。由於部分軍事原因，U235被選為優選的核燃料，釷動力反應堆的工作停止了。如果沒有軍事方麵的考慮，核能很有可能會以釷為基礎的燃料循環發展起來。
現有核工業
有許多公司參與了我們今天運營的核電站的建設，比如西門子和西屋電氣，它們已經不再經營了。然而，有許多公司以不同的能力參與整個行業，包括采礦、加工、燃料處理、反應堆設計、建造、許可、運營、發電和退役。左邊的表格顯示了四大核電公司。雖然其中一些公司正在積極開發新的先進核反應堆，但在這場競爭中還有許多新公司。
公眾對核能的支持和反對
公眾對核能的支持存在嚴重分歧，公眾最大的擔憂是安全和廢物處理。我們的能源係統需要脫碳，這促使人們重新思考化石燃料對環境的破壞風險是否比核能的風險更大。新的先進核電站設計的重點是提高安全性。
同樣重要的是，NRC對新核反應堆的審查和許可以一種稱職和無偏見的方式進行，並被業界和公眾所認可。一些人批評NRC有親工業的委員，另一些人則批評NRC有反工業的委員。據核管理委員會網站介紹，“美國核管理委員會(NRC)於1974年由國會成立，是一個獨立的機構，旨在確保放射性材料安全用於有益的民用目的，同時保護人類和環境。”
核能的反對者提出了以下幾個擔憂:
- 核事故這是一個安全隱患，即核電站的堆芯可能會過熱熔化，釋放出隨風飄散的放射性雲。
- 放射性廢物處置:看https://en.wikipedia.org/wiki/Radioactive_waste．擔心核電會產生放射性廢料，其中一些廢料的危險性會持續數十萬年。
- 核擴散:關注某些類型的核反應堆設計使用和/或生產可用於核武器的裂變材料。
- 成本高:人們擔心，核電站的建造和運營成本非常高，核事故的清理成本也很高，而且數十萬年的放射性廢物管理成本無法計算。
在這些擔憂中，核事故和長壽命放射性廢物的處理可能對全世界的公眾影響最大。反核活動人士指出，2011年福島核事故證明，核能永遠不可能100%安全。福島第一核電站災難造成的損失可能超過12萬億日元(1000億美元)，清理受影響地區和關閉核電站的工作估計需要30到40年。由於釋放出更多的輻射，切爾諾貝利的損害甚至更高。
《2022 Power》雜誌關於前高級核監管官員觀點的文章並不支持核能的未來。
目錄
- 執行概述
- 核能在政府和工業中的應用
- 核能複興的挑戰
- 當前和未來的反應堆設計
- 建議
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