比爾蓋茨新一代核電站搭配電網規模儲能技術 可為22.5萬户家庭供電

財聯社（上海，編輯 黃君芝）訊，得益於美國能源部去年10月份資助的8000萬美元，比爾•蓋茨（Bill Gates）旗下的泰拉能源公司（TerraPower）與通用電氣-日立核能公司（GE Hitachi Nuclear Energy）合作啓動了一個新的項目——Natrium。Natrium的示範工廠將會在今年年中開始全面投入運行。

Natrium在拉丁語中是“鈉”的意思，該項目將商業展示“具有成本競爭力的鈉快速反應堆和熔鹽儲能系統”。

據悉，Natrium示範工廠的快中子反應堆將使用高温液態鈉作為反應堆冷卻劑，而不是水。鈉的主要優勢之一是其固態和氣態之間785開爾文的巨大温度範圍，而水只提供100開爾文的温度範圍，因此它需要加壓才能處理更高的熱能。

Natrium工廠的設計是以100%的輸出率，全天候的運行，以熱量的形式持續輸出345MWe（兆瓦熱功率，核電機組容量特定單位）。這些熱量通過液態鈉冷卻系統傳遞出去，並轉移到一個單獨的熔鹽熱能存儲系統中，這個系統與世界上許多太陽能發電廠已經證實的類似。在這個儲能系統的另一端，是一套蒸汽輪機，它可以把這種恆定的功率，產生足夠的電力，為大約22.5萬户家庭供電。

而由於Natrium獨特的設計，該工廠可以對需求高峯或間歇性可再生能源供應下降作出反應，利用儲存的熱量，將渦輪機的功率提高到標稱反應堆功率的150%，輸出500MWe的電能，持續5.5個小時或更長時間。

這意味着近千兆瓦時的額外按需儲能，遠遠超過了正在開發的最大電網規模的電池項目。這是一個巨大的優勢，特別是在脱碳的背景下，像這樣的超負荷反應系統將發揮關鍵作用，支持可再生能源在其不可預測的發電週期中度過高峯和低谷。

風能、太陽能、地熱能、水能、海浪能等等可再生能源是全球能源生產工業脱碳和消除化石燃料使用計劃的關鍵支柱。但由於間歇性、位置依賴、土地要求等諸多原因，它們還無法單獨扛起這個大梁。

為了完全消除全球能源行業的温室氣體，需要一種廉價、可擴展的零排放能源形式，並能以 一天24小時/一週7天/一年365天全天候可靠地生產電力。如果它能快速提高和降低輸出功率，以幫助電網應對負荷高峯和可再生能源供應中斷，那就更好了。目前，最適合填補這一職位的就是先進的核能。

雖然沒人希望切爾諾貝利或福島泄漏事件重演，但是核電顯然是最安全的能源生產方式之一。數據顯示煤炭和石油衍生能源每提供一太瓦的能源會分別造成24.6和18.4人死亡，而核電只會造成0.07人死亡，這還包括導致核電名聲受損的高調災難。

據瞭解，在正常的大氣壓力下，液態鈉會從反應堆轉移大量的熱量，而且它不會分解成氫氣和氧氣，因此福島式的氫氣爆炸是不可能發生在Natrium工廠中的。此外，它也沒有腐蝕性，避開了對熔鹽反應堆提出質疑的問題。

與許多正在開發的下一代核反應堆一樣，Natrium設計將使用高加權低濃縮鈾（HALEU）作為核燃料。天然鈾出土時含有0.7%左右的鈾235同位素，分裂後可產生核能，傳統的低濃鈾（LEU）核反應堆燃料通過離心工藝或氣體擴散的方式濃縮，含有3-5%的鈾235，而HALEU則進一步濃縮，在5%-20%之間。相比之下，核武器需要鈾的濃度達到90%以上。

不僅如此，HALEU燃料還可以通過對傳統核電站的乏燃料進行再處理來生產，其更高的等級可以提高反應堆的性能和效率，使先進的反應堆比低鈾反應堆小得多。據稱，Natrium的燃料效率應該是輕水反應堆的四倍。

最後安全方面，在停電的情況下，控制棒會由於重力而自動下降，空氣的自然循環將起到緊急冷卻的作用。由於液態鈉的設計，核電站不需要像輕水反應堆那樣需要一個巨大的安全殼，而且這種設計將反應堆置於地下，再次提高了安全係數，同時降低了成本。