正在開發(fā)新一代小型核電站以幫助減少碳排放的美國公司面臨一個大問題:只有一家公司出售他們所需的燃料，那就是俄羅斯公司。

【資料圖】

這就是為什么美國政府迫切希望利用其部分武器級鈾儲備來幫助為新的先進反應堆提供燃料，并啟動它認為對各國實現(xiàn)全球凈零排放目標至關重要的鈾工業(yè)。

美國能源部(DOE)的一位發(fā)言人表示:“生產HALEU是一項關鍵任務，所有增加其產量的努力都在評估中。”

烏克蘭戰(zhàn)爭引發(fā)的能源危機重新燃起了人們對核能的興趣。支持小型下一代反應堆的人說，它們效率更高，建造速度更快，而且可以加速對化石燃料的依賴。

但是，如果沒有反應堆所需的高含量低濃縮鈾(HALEU)的可靠來源，開發(fā)商擔心他們無法接到工廠的訂單。如果沒有訂單，這種燃料的潛在生產商不太可能啟動商業(yè)供應鏈，以取代俄羅斯的鈾。

能源部發(fā)言人說:“我們理解有必要采取緊急行動，鼓勵建立一個可持續(xù)的、以市場為導向的HALEU供應體系?！?/p>

這位發(fā)言人表示，美國政府正處于評估585.6噸高濃縮鈾庫存分配給反應堆的最后階段。

俄羅斯對HALEU的壟斷長期以來一直是華盛頓的擔憂，但烏克蘭戰(zhàn)爭改變了游戲規(guī)則，因為政府和開發(fā)新型先進反應堆的公司都不想依賴莫斯科。

HALEU的濃縮水平高達20%，而不是大多數(shù)核電站所需的5%左右。但目前只有俄羅斯國有核能公司Rosatom旗下的TENEX在商業(yè)上銷售HALEU。

雖然沒有西方國家因烏克蘭問題制裁俄羅斯國家原子能公司，主要是因為它對全球核工業(yè)的重要性，但X-energy和泰拉能源(TerraPower)等美國發(fā)電廠開發(fā)商不希望依賴俄羅斯的供應鏈。

“直到幾個月前，我們才遇到燃料問題，”泰拉能源公司(TerraPower)的對外事務主管杰夫·納文(Jeff Navin)說，該公司董事長是億萬富翁比爾·蓋茨(Bill Gates)?！叭肭譃蹩颂m后，我們對與俄羅斯做生意感到不安。”

雞和蛋

目前，核能發(fā)電量約占世界發(fā)電量的10%，許多國家正在探索新的核能項目，以改善其能源供應和能源安全，并幫助實現(xiàn)減少溫室氣體排放的目標。

但由于前期成本高昂、項目延誤、成本超支以及來自風能等更廉價能源的競爭等原因，大型項目仍存在挑戰(zhàn)，一些開發(fā)商提出了所謂的小型模塊化反應堆(SMR)。

雖然勞斯萊斯等公司提供的smr使用現(xiàn)有技術和與傳統(tǒng)反應堆相同的燃料，但美國政府資助的先進反應堆中，90%的反應堆設計使用HALEU。

支持者表示，這些先進的核電站需要更少的燃料補給，效率是傳統(tǒng)核電站的三倍。一些分析人士說，這意味著它們最終將超過傳統(tǒng)核技術，盡管這些設計尚未進行商業(yè)規(guī)模的測試。

根據(jù)研究機構“能源創(chuàng)新改革項目”(Energy Innovation Reform Project)的數(shù)據(jù)，電力的平均水平成本——先進項目盈虧平衡所需的價格——為每兆瓦時60美元，而傳統(tǒng)電廠為每兆瓦時97美元。

一些分析人士說，目前價格差距可能會縮小，因為使用HALEU的小型先進反應堆還沒有大規(guī)模生產帶來的規(guī)模經濟。

美國和歐洲的公司計劃大規(guī)模生產HALEU，但即使在最樂觀的情況下，他們也表示，從他們決定開始進行的那一刻起，至少需要五年時間。

這一“先有雞還是先有蛋”的難題正在使HALEU供應的順利發(fā)展復雜化。

“沒有人愿意在沒有燃料來源的情況下訂購10個反應堆，也沒有人愿意在沒有10個反應堆訂單的情況下投資一個燃料來源，”美國核燃料供應商森特努斯能源公司(Centrus Energy Corp.)首席執(zhí)行官丹尼爾?波內曼(Daniel Poneman)表示。

對于對新型先進反應堆感興趣的公司來說，比如華盛頓州的公共事業(yè)公司西北能源公司(Energy Northwest)，燃料供應肯定是決策過程中的一個問題。

該公司在一份電子郵件聲明中表示:“可靠的HALEU供應是考慮的眾多因素之一。”

替代供應

美國政府多年前就認識到，俄羅斯對HALEU的壟斷可能會阻礙先進反應堆的發(fā)展，美國希望這些反應堆能在國內提供低碳能源，并出口到歐洲和亞洲市場。

政府于2019年授予Centrus一份分攤成本合同，以建造一個示范設施，Centrus是俄羅斯以外唯一一家目前擁有制造HALEU許可證的公司。

Centrus表示，雖然該工廠原定于今年開始生產HALEU，但生產已推遲到2023年，部分原因是全球大流行期間的供應鏈問題導致獲得存儲容器的延遲。

一旦工廠建成并運行，Centrus將需要5年時間才能開始每年生產13噸HALEU。但這只是美國能源部計劃到2030年美國反應堆所需的三分之一。

例如，泰拉能源公司(TerraPower)表示，其先進反應堆的第一次燃料裝載將需要15噸HALEU。

其他潛在的HALEU生產商則更加落后。

法國國有鈾開采和濃縮公司Orano表示，該公司可能在5到8年內開始生產HALEU，但只有在與客戶簽訂長期合同后才會申請生產許可證。

在回應美國能源部關于如何建立一個支持HALEU生產的計劃的信息時，Orano說這將取決于美國政府來啟動這個產業(yè)。

該公司在其網(wǎng)站上的一份聲明中表示:“Orano的評估表明，能夠成功的最重要因素是美國能源部保證一定數(shù)量的需求。”

與此同時，歐洲鈾濃縮公司Urenco表示，它正在考慮在美國和英國設立生產HALEU的地點，但尚未申請許可證。

時間緊迫

對于泰拉能源(TerraPower)和x能源(X-energy)來說，時間不等人。這兩家公司分別在美國懷俄明州和華盛頓州計劃建設項目。

華盛頓授予他們到2028年建造兩個示范學區(qū)的合同，并分擔了費用。但如果沒有俄羅斯的燃料，這個截止日期將大大低于任何替代商業(yè)供應商的投產時間。

盡管20%的HALEU濃縮水平遠低于武器所需的約90%的濃縮水平，但企業(yè)需要獲得生產HALEU的特別許可證。對燃料的生產場所、包裝和運輸也要求額外的安全和認證要求。

為了加快進程并打破僵局，美國政府正尋求對其庫存中的武器級高濃縮鈾進行“下混”，盡管這也需要時間。

美國政府表示，2016年，從2013年9月30日到2016年3月31日，美國共減少了7.1噸。本月，當被問及該過程是否變得更快時，美國能源部表示:“我們一直在評估downblend的速度，以尋找加速的機會?！?/p>

美國總統(tǒng)喬·拜登(Joe Biden) 8月簽署的《通貨膨脹削減法案》包含7億美元，用于確保政府和一個與美國能源部合作的財團提供HALEU，用于先進反應堆和研究。

今年9月，白宮要求國會再撥款15億美元作為一項臨時政府撥款法案，以增加國內低濃縮鈾和HALEU的供應，以解決獲取俄羅斯燃料可能遇到的困難。

出于對成本的考慮，議員們將這一措施從法案中刪除了，但對包括能源部長詹妮弗·格蘭霍姆(Jennifer Granholm)在內的一些拜登官員來說，這仍是優(yōu)先考慮的事項。

根據(jù)美國能源情報署(US Energy Information Administration)的數(shù)據(jù)，去年，美國核電站從俄羅斯進口了約14%的鈾，以及28%的濃縮服務。

關鍵詞： 俄羅斯的