Hvorfor avanserte atomreaktorer er til fordel for industri og kullavhengige stater

Kjemikalieprodusenten DowDOW
vil utvikle en liten atomreaktor for industrielle applikasjoner, som potensielt kan erstatte naturgass som nå brennes ved ekstremt høye temperaturer for å gjøre endringer i kjemiske forbindelser. Avanserte kjernefysiske teknologier oppnår imidlertid samme resultat uten å frigjøre karbonutslipp.

De såkalte Generation IV høytemperaturreaktorene er mest kjent for elektrisitetsproduksjon. Men de kan også brukes av industrien. Fordi de opererer ved 800 grader Celsius, kan de behandle kjemikalier, avsalte havvann og produsere rent hydrogen for elektrisitet og transport. Enda bedre: Reaktorene kan lokalisere hvor lukkede kullanlegg en gang sto, og gjenopprette økonomisk helse til ødelagte regioner i landet.

"Elektrisitet er den lavthengende frukten," sier Patrick White, prosjektleder for Nuclear Innovation Alliance, i en samtale med denne forfatteren. «Vi har ennå ikke integrert kjernekraft med store kjemiske anlegg. Det kan være noen hikke og ting å jobbe gjennom. Men vi vil se de første reaktorene for industrielle applikasjoner på slutten av tiåret. Etter å ha bygget den fjerde og femte reaktoren, vil bedrifter melde seg på i hopetall. Målet er avkarbonisering.»

Nærmere bestemt, Dow samarbeider med X-energy å utvikle en liten modulær reaktor på en av Dows anlegg langs Gulf Coast, som kan gå i drift i 2030. Dow tar også en minoritetseierposisjon i X-energy. Hver modulreaktor kan generere 80 megawatt. Men de kan stables sammen for å produsere 320 MW, og gir ren, pålitelig og sikker grunnlastkraft for å støtte elektrisitetssystemer eller industrielle applikasjoner.

Eksisterende amerikanske atomreaktorer er andre generasjon, selv om Southern Company bygger tredje generasjons reaktorer utviklet av Westinghouse. De små modulære reaktorene er fjerde generasjon, og produserer mer strøm til lavere kostnader. Tredje og fjerde generasjon vil automatisk slå seg av under en nødsituasjon.

"Avansert liten modulær kjernefysisk teknologi kommer til å bli et kritisk verktøy for Dows vei til nullkarbonutslipp og vår evne til å drive vekst ved å levere lavkarbonprodukter til våre kunder," sier Jim Fitterling, Dows administrerende direktør. "X-energys teknologi er blant de mest avanserte, og når den implementeres vil den levere trygg, pålitelig lavkarbonkraft og damp."

Vanskelig å avkarbonisere sektorer

For tiden har 99 % av verdens hydrogenproduksjon vært fra fossilt brensel. Det kalles grå hydrogen. Målet er å komme til grønt hydrogen, der solcellepaneler eller vindturbiner produserer strøm ved hjelp av en elektrolysator. Men varmen og elektrisiteten fra atomenergi kan også splitte vannmolekylet for å produsere hydrogen - som brukes til å raffinere olje, produsere stål eller lage kjemikalier.

En slik prosess er utslippsfri og sårt tiltrengt. Ifølge US Environmental Protection Agency, elektrisk kraft forårsaket 25 % av globale klimagassutslipp, mens industrielle operasjoner sto for 24 %. Transport utgjorde 27 %, alt i 2020.

Kjernekraft kan også avsalte sjøvann. I følge Det internasjonale atomenergibyrået produseres 40 millioner kubikkmeter drikkevann daglig - hovedsakelig i Midtøsten og Nord-Afrika, og bruker fossilt brensel for å trekke damp eller elektrisitet for å lette prosessen. Men den påpeker at kjernekraft og avsaltingsanlegg kombineres i Japan og Kasakhstan, hvor kommersielle anlegg har vært i drift siden 1970-tallet.

"Hvis vi er interessert i ren energi, tenk på alle drivstoffkildene vi har," sier alliansens White. «Elektrisitetsproduksjon er omtrent 25 % av utslippene våre. Atomkraft kan adressere industrisektorene som er vanskelig å dekarbonisere. Kjernekraftverk må også kjøre på full kapasitet. Å bruke dem til avsalting og hydrogenproduksjon – samtidig som de produserer pålitelig elektrisitet – er god synergi og kostnadseffektivt.»

For å være sikker er det mange hindringer å overvinne. Kjernebrensel karakteriseres ofte basert på konsentrasjonen av en spesifikk uranisotop, U-235. Reaktorene som opererer i dag i USA krever et drivstoffanrikningsnivå på 3%-5% U-235, kjent som lavanriket uranbrensel. Mange avanserte reaktorer under utvikling vil kreve høyere drivstoffanrikningsnivåer, noen opptil 20 % U-235. Dette urandrivstoffet med høyere anrikning kalles høyanalyse, lavanriket uran (HALEU).

Hovedutfordringen for avanserte reaktorer som krever HALEU-drivstoff er at materialet ikke er kommersielt tilgjengelig i USA. Den eneste leverandøren er det russiske statseide selskapet TENEX — ikke ønskelig under dagens omstendigheter. Men føderale insentiver kan katalysere innenlandsk produksjon av drivstoffet og skape en varig verdikjede. Ellers gir Australia, Canada og Kasakhstan det også.

Kan atomkraft erstatte kull?

Samtidig er kostnadene ved å bygge disse avanserte atomreaktorene vanskelige å kvantifisere. Mer sikkerhet vil komme etter at utviklere begynner å designe anlegg og modellere utgifter. Videre, ettersom samfunnet priser karbon, vil kjernekraft være mer attraktivt. Tenk på at GE Hitachi Nuclear Energy samarbeider med Ontario Power Generation for å bygge en liten reaktor som vil starte i 2024: de prøver å få andre til å implementere den samme teknologien for å redusere kostnadene.

Atomkraft har selvfølgelig blitt møtt med motstand siden Three Mile Island-hendelsen i 1979. Men avkarboniseringsinnsats kan endre det - spesielt de som skal hjelpe kullavhengige regioner. West Virginias lovgiver har vedtatt retningslinjer for å tillate små modulære reaktorer å erstatte pensjonerte kullanlegg. Indiana, Illinois, Montana og Wyoming vurderer lignende trekk.

Faktisk, Simon Irish, administrerende direktør i Jordbasert energi, skriver at fjerde generasjons atomkraftverk kan erstatte kullanlegg, og gi nytt liv til lokalsamfunnene som har vært vertskap for dem. Fordi de avanserte reaktorene kan operere ved samme temperaturer som en kullfyrt kjele, er det en praktisk idé. Dessuten er erstatningsenheten utslippsfri.

Jigar Shah, direktøren for Department of Energy's Loan Programs Office, støtter denne tankegangen, og sier at flyttingen er en logisk start, fordi infrastrukturen og nettforbindelsene allerede er på plass. Byrået hans gir 11 milliarder dollar for å hjelpe til med å utvikle små modulære reaktorer.

"Hvis atomindustrien gjør det den har gjort i flere tiår, vil folk være nølende," sier White, med Nuclear Innovation Alliance. "Det har ikke vært godt med publikum. Vi har nå en åpning for å gi kjernekraft en ny sjanse på grunn av avkarbonisering. Men vi må bygge tillit med lokalsamfunn og forklare teknologiene. Vi må sørge for at de er komfortable med det. Vi må få en sosial lisens for kjernekraft – slik at folk vil ha den i bakgårdene sine.»

En kjernekraftrenessanse kan endelig skje. Avkarbonisering er drivkraften. Men Inflasjonsreduksjonsloven legger til skattefordeler som vil vekke interessen til investorer og långivere, til fordel for delikate lokalsamfunn og den bredere økonomien. Dow oppdager en mulighet - en potensiell forløper for andre produsenter.