一講到核能發電,許多人腦中可能都會浮現巨大的核能發電廠和各種複雜設施,以及成千上百個專業人員在現場維護設施。不過,核能發電可能會越來越「小巧可愛」,許多國家都在研發規模較小的核反應堆,未來或許還可以將核能發電「帶著走」。然而,這樣的小型核反應堆具有何種優勢呢?

期望加速脫碳,MARVEL 會是解方?

上面的研究聽起來很瘋狂嗎?Yasir Arafat 可不這麼認為,他是美國愛荷華國家實驗室的微型核反應堆負責人,他與團隊正在嘗試打造小巧便宜的核反應堆。

Yasir Arafat 從小在孟加拉長大,因此深深感受到氣候變遷對生活帶來的影響,並產生了強烈的動機,希望能夠協助世界盡快脫碳。

他正在進行的項目有個十分響亮的名字──MARVEL 反應堆(Microreactor Applications Research Validation and Evaluation)。由 Yasir Arafat 領導的實驗從 2020 年 6 月開始進行,目前的計畫目標是要在 2023 年 12 月之前成功讓第一個反應堆運行。

假設真的成功,那麼,MARVEL 反應堆將創下劃時代的意義,不僅能示範如何將核能發電系統變成可攜式裝置,同時還能為客戶提供熱能和電力。

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為什麼要將核反應堆變小?便宜方便又實際!

不過,為什麼要研究微型反應堆?

原來, 一個微型反應堆約能提供 1,000 到 10,000 人的用電,無論是醫院、軍事基地、偏遠社區都能因此受惠。美國目前的電網都是採用集中發電而後配送的方式,如果改為採用微型反應堆,就能夠打散原本的集中性,進而增加對於天然災害的防禦能力。

另一方面,核能不像是風力發電或太陽能發電需要靠天吃飯,也能作為其他可再生能源的後盾。而且,微型核反應堆所需的維護人力較少,燃料更換的頻率也較低,約為 5~10 年(傳統約 2 年),可說是相對經濟實惠的選項。

Yasir Arafat 正在計畫用生產汽車零件的方式去生產微型反應堆,將核反應堆模組化,並採用工廠化經營。如此一來,就像是在打造一個又一個的核電池,不僅更容易推行,也能大幅降低價錢。

之所以能把核反應堆給「縮小」,主要是因為研究團隊使用了不同類型的燃料──高豐度低濃縮鈾(HALEU),Yasir Arafat 表示,由於團隊嘗試建構出更高效、更小的爐心,因此,實際上會用到的燃料更少,而這正是高濃縮度的優勢。

目前,這種微反應堆預計會用在沒有廉價可再生能源的地方,像是依賴柴油的阿拉斯加。如果可以用上 MARVEL,那肯定比現在的能源費用來得便宜得多。

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並不是十全十美!MARVEL 也有難題要面對

除了美國以外,現在許多國家和私人機溝都在嘗試開發小型模塊化反應堆技術,比如俄羅斯的 Akademik Lomonosov 浮動核電站便已在 2020 年 5 月開始商業營運,而阿根廷、加拿大、中國、俄羅斯等國也都在研發相關技術。

不過,雖然各國努力投入發展,微型反應堆還是有它的難題要面對。首先,它仍然會產生許多放射性廢物,而核廢料的處理也始終是個難題,此外,美國目前的供應鏈萎縮,導致相關啟動成本極高又難以預測,缺乏相關監管系統也會帶來隱憂。

為了脫碳的未來,MARVEL 應該還有很長一段路要走。

本文開放合作夥伴轉載,參考資料:cnbciaeaworld-nuclearmotherjones,圖片來源:Unsplash