目前尚不清楚国防部是否应该继续发展 新型微反应器 - 主要是因为它们具有不确定的成本和法规。 然而,我们可以使用一个系统的、可重复的框架来插入这些可用的信息,为有效的国防部投资决策铺平道路。 我们甚至可以使用目前可用的数据和信息来确定初步调查结果。
例如,最小的微反应器,其功率容量为 1-5 兆瓦电力,在将平均电力成本与现状能源成本进行比较时,对于美国几乎所有国防部地点来说都过于昂贵 - 即使碳成本,包括能源弹性和制造效率的价值。
另一方面,更大、更先进的核反应堆 (80-300 MWe) 的平均电力成本较低,但产生的电力太多,几乎所有国防部地点都无法独立消耗。
在这两个极端之间,中型微反应器 (17 MWe) 可能是一项值得投资的项目 美国最多 21 个不同的国防部地点.
无论大小,微反应器都需要大量的资本成本。 国防部最近宣布了一项 $ 300万美元合约 设计、构建和测试微反应器原型。 这是建筑成本估算的 20 到 XNUMX 倍 核能研究所报告 于 2019 年发布。尽管合同不仅仅包括施工,但显着的成本增加与 麻省理工学院研究的主题 - 随着微反应器从概念到原型的成熟,核电站建设成本估算往往会增加。
比起只看建设成本,比较不同发电来源的更有效方法是它们的平准化电力成本,即整个生命周期内的平均电力成本。 对于微反应器,这在很大程度上取决于瞬间可以产生多少能量—— 功率容量,或 MWe — 随时间交付的全功率容量的百分比 — 以百分比表示的容量因数 — 以及如何 制造效率 降低每个后续单元的成本。
如果微反应器具有较大的功率容量 (MWe)、在其整个生命周期内始终如一地使用它们(容量系数接近 100%)并且如果实施多个单元,则它们更具成本效益。
上述初步调查结果集中在美国国防部地点的微反应器选址。 这使它们具有比便携式或移动反应堆更大的功率容量 (MWe)。 该分析还要求 DoD 位置的平均功率需求大于微反应器的功率容量 (MWe),以确保微反应器在其使用寿命内始终如一地使用。 这将容量系数提高到接近 100%,并使平均电力成本尽可能低。
由于大多数 DoD 位置的平均功率需求相对较低,因此在具有更大功率容量 (MWe) 的微反应器与可以使用它们且容量系数接近 100% 的 DoD 位置数量之间存在权衡。 这部分解释了为什么中型 17 MWe 微反应器对国防部来说是一项值得的投资。
为了使国防部对 17 MWe 微反应堆的投资物有所值,国防部必须考虑碳成本和能源弹性的价值; 微反应器成本估算不能增加; 所有 21 个位置都必须是可行的宿主——所有这些都是为了提高制造效率,降低每个单元的微反应器成本。
因此,国防部决策者可能希望首先投资于更准确的成本估算,并对国防部地点进行更有针对性的调查,以确定投资是否值得。
今天, 国防部正在开发一种固定式和移动式微反应器,但这并不是国防部第一次投资这项技术。 陆军核电计划 (ANPP) 设计、建造和运行微反应器 来自1954-1976 - 当核能处于起步阶段时。 ANPP 展示了八个不同设计的微反应器; 三个是固定的,三个是便携式的(用于运输和重新组装),两个是移动的(在卡车/驳船上)。 该计划最终被终止,因为没有一个反应堆提供独特的运行能力——每个反应堆都可以被替代能源取代——而且它们可能比那些替代能源更昂贵。
一项档案分析表明,ANPP 微反应器产生的能量比柴油发电机产生相同数量的能量要贵三到五倍,而柴油燃料的成本则完全负担,这占了燃料本身的成本,例如运输、保护、人员等。这些历史例子强调了在考虑对可替代技术进行投资时成本的重要性。
最终,投资微反应器的决定是复杂的; 许多假设和不确定性可能会相互作用,以确定投资是否值得。 因此,国防部决策者应该使用系统的、可重复的决策框架来帮助管理这些复杂性; 在我的博士论文中可以找到一个可能的框架。 该框架可以让国防部决策者就投资微反应堆的决定有效地相互沟通,并且可以在未来重新应用,因为微反应堆能力和国防部位置要求不可避免地会发生变化。
美国空军第一中尉 Kyle D. Haak 拥有 Pardee Rand 研究生院的政策分析博士学位。 本评论所表达的观点并不一定代表智库兰德、美国空军、美国国防部或美国政府的观点。 更多细节, 在线观看演示 和 读论文 关于这个话题。
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- Sumber: https://www.defensenews.com/opinion/commentary/2022/12/27/should-the-pentagon-invest-in-microreactors/
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