Små konkurrenskraftiga reaktorer kan bidra till delstaten Washingtons rena energisektor

Ingången till Pacific Northwest National Laboratory Campus, PNNL. Här har det bedrivits forskning sedan 1965 i uppdrag av USA:s Energiministerium. Foto: Creative Commons Lic. Kredit: Ian Roberts

En ny rapport visar att små modulära kärnreaktorer skulle kunna producera el till konkurrenskraftigt pris för delstaten Washingtons framtida elmarknad.

Samtidigt som lagen om USA:s Clean Energy Transformation Act driver delstaten Washington mot koldioxidfri elektricitet tar ett nytt energilandskap form. Tillsammans med förnybara energikällor visar en ny rapport att små modulära reaktorer är beredda att spela en integrerad roll för delstatens framtida rena energi.

Tekniken kan hjälpa till att fylla ut ett tomrum som enligt en rapport sammansatt av forskare vid US Department of Energy's Pacific Northwest National Laboratory och Massachusetts Institute of Technology, blir kvar av när koldioxidproducerande kolkraftverk och naturgasanläggningar kommer att fasas ut. 

- Kärnenergi är en tillförlitlig källa till baslast, säger Ali Zbib, PNNL:s chef för kärnkraftssystem, som även är medförfattare till rapporten.

- Våra forskningsresultat visar att avancerade små modulära reaktorer kan vara ekonomiskt konkurrenskraftiga i en framtida koldioxidfri elförsörjningssektor. De är väl lämpade för att spela en viktig roll på en energimarknad som kräver mer flexibilitet, förklarar Ali Zbib.

Rapporten beskriver hur de nya mini-reaktorerna kan tillgodose den amerikanska Stillahavsområdets dynamiska elbehov. Dessutom utvärderar rapporten regionens elmarknad och undersöker dess förmåga att distribuera reaktorerna till tre platser.

Dessa skulle kunna vara Energy Northwests delvis färdiga kraftverk med användbar infrastruktur och en annan lämplig plats vore det stängningsfärdiga, koleldade kraftverket Centralia Big Hanaford i västra delen av delstaten Washington. En tredje plats skulle kunna vara Idaho National Laboratory, där Utah Associated Municipal Power Systems planerar att bygga den första NuScale-lättvattenreaktorn.

Resultaten beskriver fördelarna med att bygga dessa mini-kraftverk på utvalda platser och det med utbildad arbetskraft bosatt i östra Washington.  En ytterligare fördel är den infrastruktur som finns på plats vid Centralia-anläggningen. Rapporten fokuserar på två konstruktioner: NuScales lilla modulära reaktor och GE Hitachi Nuclear Energy's BWRX-300.

- Staten Washington är unikt positionerat när det gäller att starta denna process genom att demonstrera de ledande små modulära reaktorteknikerna långt före slutet av decenniet vilket är ytterst spännande, säger Jacopo Buongiorno, TEPCO-professor i kärnkraftsvetenskap och teknik vid Massachusetts Institute of Technology och medförfattare till rapporten.

Ett energilandskap som förändras

Lagen om transformation av ren energi antogs 2019 och föreskrev att delstaten Washingtons elproducerande kraftförsörjare ska sluta släppa ut växthusgaser senast år 2045. Lagen strävar efter koldioxidneutralitet redan 2030, med kol eliminerat 2025 och påföljder för koldioxidutsläppskällor införs 2030.

Att avveckla kol och naturgas, som levererade ungefär 17 procent av Washingtons totala bränsle-mix under 2018, kommer att minska kraftproduktionskapaciteten med ungefär fem gigawatt, vilket motsvarar produktionen från fyra stora kärnkraftverk.

- Mer elektricitet kommer sannolikt att behövas i framtiden, säger Zbib.

- När staten fortsätter att elektrifiera olika sektorer av sin ekonomi, inklusive transportsektorn, och när regionens befolkning växer. Förnybara energikällor i form av vind- och solkraft för att fylla en del av lasten. En kompletterande källa till flexibel kraft kommer dock att behövas för att möta efterfrågan, säger Zbib.

Liten men betydelsefull

De modulära konstruktioner som diskuteras i rapporten använder vatten som kylmedel, medan andra avancerade konstruktioner använder gas eller flytande metallkylmedel. Den utsläppsfria tekniken har ännu inte implementerats i USA, men designen har blivit fullt utvecklad, inklusive hos de två som analyserats i denna rapport.

USA: s Department of Energy meddelade förra året att två företag, - X-energy och TerraPower , kommer att få 80 miljoner dollar vardera i initial finansiering för att bygga avancerade demonstrationsanläggningar som har små modulära reaktorer.

Reaktorernas storlek och modularitet ger unika fördelar, enligt rapporten. Mindre kärnor, mindre radiologiskt material och skiktade säkerhetsbarriärer inbyggda i små modulära reaktorer resulterar i evakueringszoner som är betydligt kortare än vad som är fallet med konventionella reaktorer.

Komponenter i små modulära kärnreaktorer kan också tillverkas och monteras utanför anläggningen för senare levererans och installering på plats, vilket minskar byggkostnaderna och förkortar projektets tidslinjer, säger Zbib.