Under de sex decennierna sedan Shippingport Atomic Power Station nära Pittsburgh började fungera som landets första kommersiella kärnreaktor, industrin har byggt allt större anläggningar för att förbättra stordriftsfördelarna. En typisk kommersiell reaktor producerar nu ungefär 20 gånger så mycket el som den första Shippingport-enheten 1958.

Så det kan tyckas kontraintuitivt att industrin ser framtiden inte i att bygga gigantiska växter, men i små modulära reaktorer, eller SMR – fabriksbyggda enheter med färre delar, designad för att installeras under jord med passiva kylsystem som industrin säger är "iboende säkra."

Till skillnad från stora kärnkraftsenheter, som är konstruerade för att arbeta med full tilt året runt, SMR-designers säger att de små enheterna är tillräckligt flexibla för att vevas upp efter behov för att fylla luckor i produktionen från vind- och solkraftverk – en avgörande roll eftersom vissa ser kärnkraft som en kolfri bro mellan fossila bränslen och förnybar energi. Den världsomspännande marknaden för sådana reaktorer förväntas uppgå till 100 miljarder dollar år 2035, enligt Nuclear Energy Agency, en mellanstatlig organisation med säte i Paris.

Bland amerikanska utvecklare, NuScale Power of Corvallis, Malm., har överträffat sina konkurrenter – inklusive Holtec International från Camden – för att flytta fram sin design närmare mållinjen. Stöds med 275 miljoner dollar i anslag från det amerikanska energidepartementet, NuScale har investerat cirka 800 miljoner dollar för att designa en 75 fot hög cylindrisk reaktor som Nuclear Regulatory Commission förväntas godkänna nästa år. NuScale siktar på att börja producera kraft vid sin första anläggning 2026.

"Det finns goda skäl för SMR på många marknader, både i USA och över hela världen, " sa John Kotek, vice ordförande för policyutveckling och offentliga angelägenheter för Nuclear Energy Institute, en industrihandelsgrupp.

Men alla är inte sålda på sitt löfte.

"SMR verkar vara en modefluga, så vitt jag vet, sa Edwin Lyman, en senior vetenskapsman vid Union of Concerned Scientists, som skrev en flitigt citerad artikel som ifrågasatte ekonomin med små reaktorer. "Det finns väldigt lite substans i dess motivation, annat än den privata sektorn har inte råd med reaktorer av vanlig storlek."

'SÄKARE, KOSTNADSEFFEKTIV'

Varje NuScale-reaktor skulle producera 60 megawatt effekt - samma som den ursprungliga Shippingport-reaktorn, som avvecklades 1989. Företaget säger att dess enheter kan installeras individuellt, eller i grupp. Den ursprungliga anläggningen vid Department of Energys Idaho National Laboratory skulle innehålla 12 reaktorer. Utah Associated Municipal Power Systems är den primära kunden.

De mindre reaktorerna kommer att vara kostnadseffektiva eftersom de kan masstillverkas vid befintliga amerikanska tillverkningsanläggningar, dramatiskt minska byggkostnaderna och tiderna på plats, sa Tom Mundy, NuScales kommersiella chef.

SMR-designers säger att anläggningarna kommer att behöva färre operatörer, och eftersom designen är säkrare, de har också bett NRC att minska de 10 mil långa nödplaneringszoner som nu krävs för större kommersiella reaktorer till ett område som är begränsat till anläggningsplatsen. Kritiker som Union of Concerned Scientists har motsatt sig begäran, säger att anläggningarna och deras ackumulerade använt bränsle på plats fortfarande utgör en betydande risk.

"De hävdar att reaktorerna är så säkra att terrorister inte effektivt kommer att kunna orsaka en massiv radiologisk förorening, och jag ber att skilja, sa Lyman.

De initiala marknaderna för SMR förväntas främst vara utomlands, där elkostnaderna är högre och kärnkraften kan konkurrera, säger NuScale. Vissa vattensvältade länder i Mellanöstern har uttryckt intresse eftersom vissa enheter kan konfigureras för att producera ånga, snarare än el, för att driva en närliggande vattenavsaltningsanläggning.

ANTIDOT TILL KLIMATFÖRÄNDRINGAR

Industrin positionerar också kolfria kärnkraftverk som ett motgift mot klimatförändringar. De citerar en nyligen genomförd studie från Massachusetts Institute of Technology som fann att det skulle kosta mindre att distribuera kärnkraft tillsammans med förnybar energi för att minska koldioxidutsläppen, än det skulle förlita sig enbart på vind, sol- och batterilagring för att minska utsläppen.

"Både nationellt och internationellt, det finns en insikt hos många att för att uppnå koldioxidmål som ställs upp, kärnkraft måste vara en del av ekvationen, sa Mundy, som arbetade för Exelon Generation på Kennett Square innan han började på NuScale 2012. Han bor i Chester County.

Trots klimatfördelarna, många miljöförespråkare motsätter sig starkt all utvidgning av kärnenergins roll, inklusive skeptiker som citerar säkerhetsproblem som exponerades av olyckan för 40 år sedan denna månad på Three Mile Island Unit 2 i Pennsylvania, som satte käppar i hjulet för branschens tillväxt på 1980-talet. Under de senaste 20 åren, bara en ny kommersiell fabrik har inlett sin verksamhet i USA, och endast två är för närvarande under uppbyggnad.

Lyman sa att industrin skulle behöva producera "hundratals eller tusentals" enheter för att minska kostnaderna och minska behovet av statligt stöd.

Men NuScale säger att det bara kommer att behöva producera 12 reaktorenheter, och bygga tre kraftverk, att utveckla den erfarenhet som behövs för att få ner kostnaderna. "Klart, vi pratar inte om hundratals, och helt klart inte tusentals, " sa Mundy. "Det är inget komplicerat med dess konstruktion, jämfört med stora gigawattanläggningar."

Kärnkraftens kostnader är kärnan i en debatt som officiellt lanserades i Pennsylvania förra veckan med införandet av ett förslag om att ge kärnkraftsindustrin 500 miljoner dollar i årliga subventioner, betalas av elkunder. Kärnkraftsoperatörer har hotat att stänga flera reaktorer i Pennsylvania eftersom de inte kan konkurrera på lågprismarknader för el som är översvämmade av billig kraft från naturgasanläggningar.

Exelon Generation säger att de kommer att stänga Three Mile Island Unit 2, ligger bredvid den delvis demonterade enhet 1, om inte statliga lagstiftare kommer till undsättning i juni. TMI sysselsätter 675 personer och producerar mer kolfri kraft än all statens solenergi, vind, och vattenkraftverk kombinerade. First Energy Corp., som driver två reaktorer vid Beaver Valley Power Station i västra Pennsylvania, har också meddelat planer på att avveckla reaktorerna 2021.

Medan branschen drar ihop sig, hoppet växer evigt bland kärnkraftsförespråkare, vars sanna troende drivs av löftet om att utnyttja den enorma mängd energi som är inlåst i radioaktivt bränsle.

LOKALA ANSLUTNINGAR

Dussintals företag arbetar med att utveckla nya kärnreaktorer, inklusive så kallade Generation IV-reaktorer som kyls med sådana material som smälta salter, inerta gaser, eller till och med flytande metaller.

Flera företag har fokuserat på att utveckla SMR-designer. Holtec International, ett privat företag i Camden vars kärnverksamhet är att hantera använt bränsle vid kärnreaktorer och avveckla gamla reaktorer, har utvecklat en 160 megawatts reaktordesign som den kallar SMR-160. Projektets status är oklart, och Holtec svarade inte på skriftliga frågor.

"Jag har inte sett bevis för att det verkligen har utvecklats, sa Lyman, av Union of Concerned Scientists.

Westinghouse och BWX Technologies Inc., som båda har lång historia av att bygga reaktorer, övergav sina SMR-projekt.

NuScale i september valde BWXT för att bygga sin SMR. BWXT, som byggde många av de små reaktorer som användes för att driva amerikanska flottans fartyg och ubåtar, planerar att lägga ut komponenttillverkning på underleverantörer till Precision Custom Components i York, Pa.

Mundy sa genom att lägga ut tillverkningen på befintliga fabriker, NuScale kan hålla nere kostnaderna jämfört med att bygga en ny fabrik. NuScales majoritetsägare är jätteentreprenören Fluor Corp.

Mundy säger att NuScale-designen inte är en mindre version av en större reaktor.

"Vi har funktioner som är olika, som du inte kommer att hitta i tävlingen, och vi har ett mycket starkt kundintresse för vår teknik, " han sa.

KATASTROTSÄKER DESIGN

Varje reaktorkärl är omgivet av sitt eget högtrycksstålinneslutning, och nedsänkt i en åtta miljoner gallon pöl med vatten, så det finns inget behov av en härdad inneslutningsbyggnad.

Kärnkraftskatastrofen i Fukushima i Japan 2011 utlöstes när de sex anläggningarna tappade ström utanför anläggningen efter en jordbävning, och nödgeneratorerna på plats som drev anläggningens kylvattenpumpar misslyckades eftersom de hade översvämmats av en tsunami. Operatörerna kunde inte återställa kylvattnet innan fyra reaktorer smälte ner, sprider radioaktiv förorening över landsbygden.

"Vår teknik kräver inte ström från anläggningen, ", sa Mundy. "I en händelse där stationen förlorar all ström, våra reaktorer kommer automatiskt att stängas av, och de kommer att svalna själv under en obestämd tid utan att behöva tillsätta något vatten, utan att operatörerna behöver vidta några ytterligare åtgärder, eller för behovet av att återställa växelström eller likström."

Lyman sa att han är orolig för att flera modulära reaktorer skulle misslyckas i NuScale-anläggningen, men att NRC kommer att acceptera mer risk eftersom det är under press att inte hindra licensieringsprocessen.

"Om allt fungerar precis som det ska, reaktorn kommer att kylas säkert, ", sa han. "Det finns ett antal sätt att bilden kan sluta inte så vacker."

©2019 Philly.com
Distribueras av Tribune Content Agency, LLC.