【比爾蓋茲投資】使用貧鈾發電,「行進波反應爐」有望成為核電新方案

2011 年日本福島核災之後,反核電的浪潮席捲全球,許多政府削減國內的核電廠數,改用再生能源填補能源空缺。然而,比爾蓋茲創立的核電公司 TerraPower 近期宣布,要在美國境內興建核電廠。

但是 TerraPower 要興建的並不是一般的核電廠,而是採用「行進波反應爐」(travelling wave reactor)的新型核電廠。使用行進波反應爐發電,不但成本更低,核廢料也更少,是未來可能的核電方案之一。

什麼是行進波反應爐?

行進波反應爐使用「貧鈾」作為燃料

傳統核電廠使用的是「輕水反應爐」(light water reactor),透過鈾的核分裂發電。鈾有鈾 235 與鈾 238 兩種同位素,而能作為核能原料的是鈾 235;然而在自然界中,鈾 235 的濃度僅有 0.7%,因此必須透過濃縮(enrich)的過程,提升鈾 235 的濃度,成為濃縮鈾(enriched uranium)。

濃縮鈾提取之後,剩下的就是貧鈾(depleted uranium)。輕水反應爐使用的是濃度介於 3% 到 5% 的低濃縮鈾(low enriched uranium),貧鈾僅能做為廢棄物處理;然而行進波反應爐能將貧鈾作為發電的燃料。

貧鈾發電沒有「核燃料再處理」程序,更環保也更低成本

行進波反應爐使用低濃縮鈾與貧鈾發電。在行進波反應爐中,低濃縮鈾位於反應爐的中心,而貧鈾燃料棒圍繞於低濃縮鈾。低濃縮鈾的功能是啟動核反應,啟動後,就會產生行進波反應(traveling wave reaction),讓貧鈾反應並產生能量發電。

根據 TerraPower 的 網站 描述,由於使用的燃料是貧鈾,因此不需要與輕水反應爐的核電廠一樣,執行核燃料再處理(reprocessing)的程序。核燃料再處理是將鈽與鈾從核廢料中分離,過程危險且成本高,根據美國非營利組織 Union of Concerned Scientists 的計算,該程序將耗費全美國 40 億美金(約新台幣 1200 億元)。

因為行進波反應爐不需要核燃料再處理,因此能降低成本,也對環境更友善。

行進波反應爐構造。圖片來源:TerraPower

TerraPower 將於美國設廠,支援再生能源電廠

比爾蓋茲在 2006 年創立 TerraPower,研究行進波反應爐發電的可能性。TerraPower 創立至今已超過 10 年,仍未建立任何的核電廠,近期才宣布要在美國境內設廠。

其實 TerraPower 最初並沒有打算在美國設廠,而是在 2015 年與中國核工業集團簽約,計畫在北京設廠;然而該計畫因為中美貿易戰而中斷,TerraPower 得尋找新的合作夥伴。比爾蓋茲當時在信件提到,或許可以在美國境內設廠。

現在 TerraPower 與 GE Hitachi Nuclear Energy 合作,宣布在美國境內興建小型的行進波反應爐核電廠。這些電廠名為 Natrium。TerraPower 表示,Natrium 將會全天候運轉,但不會一直為電網供電。Natrium 的定位為再生能源電廠的支援,當再生能源發電量不足,Natrium 會為電網供電;若再生能源足夠,Natrium 發的電就會先儲存起來,以備不時之需。

TerraPower 的 網站 提到,每個 Natrium 的造價為 10 億美金(約 300 億新台幣)。雖然造價偏高,但 TerraPower 有比爾蓋茲的資助,因此資金沒有問題。若 Natrium 興建成功,並證實行進波反應爐發電的可能性、低成本與環保優勢,或許這將成為未來核電廠的型態。

參考資料

TerraPower》、《Inverse

(本文提供合作夥伴轉載;首圖來源:Pixi.Org CC Licensed

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