在大學校園內部署微型堆作為研究和培訓反應堆,可以降低風險、加快并優化商業部署步伐,同時也可以滿足以下關鍵需求。
1、研究:微型堆代表著核能部署和運行幾乎所有方面的范式轉變。

與傳統核能相比,微型堆的廣泛采用,將需要工廠流程化制造、有限的場地準備、較長的堆芯壽命、最低的運行和維護要求、與能源需求點共存的小占地面積、靈活調度電能和熱能,以及從主要地點無縫返回待開發地區。
這些要求是實質性的,但它們也代表了技術的機遇。在大學校園內部署一個強大的、以研究為重點的微反應堆,可以克服這種設計限制。
微型堆的直接研究包括,儀器和監測系統、操作和控制方法、反應堆分析代碼驗證、系統組件和性能優化、與現有發電基礎設施的系統集成、與能源密集型工藝(如制氫)的系統耦合,以及項目規劃中目前正在考慮的許多其他領域。
2、教育培訓:先進核反應堆的許可和運行,將需要代表這些技術的培訓設施。
1958年至1972年間,美國建造了50多座大學研究反應堆。
1966年至2015年大學研究反應堆與核工程招生之間的關系。這些趨勢突出表明,需要先進的研究反應堆來支持新興的先進反應堆工作人員。(數據:橡樹嶺科學與教育研究所)
20世紀80年代和90年代,由于聯邦資金和學生入學人數的減少,許多大學設施被關閉。21世紀初,核工程專業的學生入學率和對無碳核能的熱情大幅反彈。然而,30年來沒有建造新的大學研究反應堆。在史無前例地啟動下一代反應堆演示的同時,學生獲得實踐培訓的機會差距正在擴大。
監管機構的勞動力也面臨著類似的人力資本短缺問題,需要評估日益積壓的核能建設許可證和運營許可證申請。國內外政府監督機構的任務是響應號召,確保公共健康和安全。
擁有先進設施實踐經驗的工程師,將更好地應用國會授權、聯邦法規(CFR)和新型反應堆技術指導文件。為了充分發揮先進核反應堆技術的潛力,應注意培養這些成功技術所需的未來勞動力。
3、公眾參與:校園內的研究堆歷來是公眾參與重要設施,這些反應堆的低風險特征和多變的操作模式,使它們能夠為公眾所接受,對所在社區具有十分重要的價值,并得到了大學研究人員的支持。
值得注意的是,俄克拉何馬大學研究人員在國家風險與復原研究所的最新研究結果表明,在備受爭議的核問題背景下,大學科學家是最值得信賴的群體,例如對乏核燃料的管理。在所考慮的各種專家組中,公眾對大學科學家和國家科學院專家的信任度較高,而對私營公司的信任度最低。
為了產生最大的影響,微型堆演示應該優先考慮公眾可以見證、理解、受益和認識核能的場所。大學微型堆可以進一步增強公眾對核能的信心和信任,可以為能源需求地點的安全選址和運行提供可信度。
4、許可演示:美國研究和試驗反應堆的許可,源于經修訂的1954年《原子能法》,NRC在《美國聯邦法規匯編》第10卷第50節中對這一要求進行了調整,包括對此類反應堆的獨立監管途徑,即104(c)類反應堆。
這一途徑為技術演示提供了一個快速、熟悉、原型友好的選擇,同時確保反應堆在執行其公共健康和安全任務時獲得NRC預期的嚴格監管。可以結合大學校園內的運行試驗反應堆,制定一套未來商業微型堆的許可要求和指南。這種需求對微型堆的運行和控制尤為迫切,如果要廣泛采用這種技術,就需要一種新的模式。
5、核燃料供應:美國大學和美國能源部研究反應堆基礎設施項目(DOE Research Reactor Infrastructure Program)之間的燃料租賃協議,可以通過該項目與大學研究反應堆之間的標準燃料租賃和回收安排加以利用。
該項目的任務是向國內大學提供新的核燃料,而不向大學收取任何費用或較低的費用。
此外,燃料的所有權仍歸美國政府所有,當大學完成其運營任務時,必須要歸還燃料。
此外,與商業部署不同(目前,美國沒有為主要微型堆設計所需的濃縮水平提供商業燃料),大學的研究和試驗反應堆有資格通過能源部獲得現有的儲備核燃料。
校園演示使反應堆的快速部署成為可能,這為迅速擴大一家美國低濃縮鈾商業燃料供應商的規模提供了經濟上激勵。
6、原型測試:為下一代商業核反應堆發放許可證,就需要下一代反應堆試驗。
NRC非輕水反應堆監管審查路線圖明確指出,此類原型試驗至關重要,104(c)級許可的大學試驗反應堆可以安全地進行滿足10 CFR 50.43(e)(2)要求的試驗。
隨后第n種部署的后續103類許可證可以依賴這些測試作為后續許可證申請的技術基礎。
與大學教育和研究任務相一致,該測試使教師和學生與工業、實驗室和監管利益相關者合作,以展示附加設計特征的性能,以考慮設計特征之間的相互依賴效應,并確保關于所有設計特征存在足夠的數據。
此外,美國大學是充滿活力的創新中心,擁有科學、技術、政策、營銷和心理學等交叉領域的各種專業知識。
大學微型堆部署可以利用這一生態系統,推動協同,使技術朝著更安全、更通用、最終更經濟的微型堆發展。
7、促進微型堆市場發展:作為美國大學的氣候承諾,UIUC和全國數百個校區承諾,2050年前,美國成為碳中和國家。
大學校園是國家能源需求和能源多樣化格局的縮影。商業可行性和適用性可以通過與大學現有發電和配電基礎設施設備的接口來證明。除了作為研究和試驗反應堆的作用外,微型堆還有潛力成為大量現有大學、醫學、工業和軍事校園的商業可行電源。
大學演示可以為廣泛預期的微型堆市場提供微型堆性能的例子,如高性能計算和數據存儲、用于局部加熱的蒸汽生產、用于能源儲存和運輸脫碳的制氫、關鍵基礎設施的彈性備份、傳統煤電替代和遠程微電網。
在現有的微電網中,對微型堆運行的大學演示可以促進這些非傳統核市場的快速擴張。UIUC項目可以為微型堆技術與能源密集型裝置,以及具有最小選址靈活性裝置的集合設計,提供可信度。通過安全、和平地使用核能,一個清潔、可持續的能源未來將成為可能。
微型堆是一個必要的選擇,因為美國希望在中央電網之外實現脫碳。美國機構的使命是專注于學習、發現、參與和經濟發展,微型堆完全符合這些緊迫需求,并實現這一現實。
同時需要以下相關機構等的協同努力:UIUC校園對展示清潔能源技術的承諾、NRC的104(c)級許可途徑、美國能源部研究反應堆基礎設施項目、伊利諾伊州對核能的投資和承諾、對強大核勞動力的兩黨政治支持,以及新一代年輕工程師對開啟安全、經濟和清潔核能新一天的渴望。
免責聲明:本網轉載自合作媒體、機構或其他網站的信息,登載此文出于傳遞更多信息之目的,并不意味著贊同其觀點或證實其內容的真實性。本網所有信息僅供參考,不做交易和服務的根據。本網內容如有侵權或其它問題請及時告之,本網將及時修改或刪除。凡以任何方式登錄本網站或直接、間接使用本網站資料者,視為自愿接受本網站聲明的約束。

