Pam mae Adweithyddion Niwclear Uwch o fudd i'r diwydiant a gwladwriaethau sy'n dibynnu ar lo

Y gwneuthurwr cemegol DowDOW
yn datblygu adweithydd niwclear bach ar gyfer cymwysiadau diwydiannol, o bosibl yn disodli nwy naturiol sydd bellach yn cael ei losgi ar dymheredd eithriadol o uchel i wneud newidiadau i gyfansoddion cemegol. Fodd bynnag, mae technolegau niwclear uwch yn cyflawni'r un canlyniad heb ryddhau allyriadau carbon.

Mae'r adweithyddion tymheredd uchel Generation IV fel y'u gelwir yn fwyaf adnabyddus am gynhyrchu trydan. Ond gallant hefyd gael eu defnyddio gan ddiwydiant. Oherwydd eu bod yn gweithredu ar 800 gradd Celsius, gallant brosesu cemegau, dihalwyno dŵr cefnfor, a chynhyrchu hydrogen glân ar gyfer trydan a chludiant. Gwell fyth: gall yr adweithyddion leoli lle safai gweithfeydd glo caeedig ar un adeg, gan adfer iechyd economaidd i ranbarthau dinistriol y wlad.

“Trydan yw’r ffrwyth sy’n hongian yn isel,” meddai Patrick White, rheolwr prosiect y cwmni Cynghrair Arloesedd Niwclear, mewn sgwrs gyda'r ysgrifennwr hwn. “Nid ydym eto wedi integreiddio ynni niwclear gyda chyfleusterau cemegol mawr. Efallai y bydd rhai problemau a phethau i weithio drwyddynt. Ond byddwn yn gweld yr adweithyddion cyntaf ar gyfer cymwysiadau diwydiannol ar ddiwedd y degawd. Ar ôl adeiladu'r pedwerydd a'r pumed adweithydd, bydd cwmnïau'n ymuno â llu. Y nod yw datgarboneiddio.”

Yn benodol, Mae Dow yn partneru ag X-energy i ddatblygu adweithydd modiwlaidd bach yn un o safleoedd Dow ar hyd Arfordir y Gwlff, a allai fynd yn fyw yn 2030. Mae Dow hefyd yn cymryd safle perchnogaeth leiafrifol yn X-energy. Gall pob adweithydd modiwlaidd gynhyrchu 80 megawat. Ond gellir eu pentyrru gyda'i gilydd i gynhyrchu 320 MW, gan ddarparu pŵer llwyth sylfaenol glân, dibynadwy a diogel i gefnogi systemau trydan neu gymwysiadau diwydiannol.

Adweithyddion niwclear presennol yr Unol Daleithiau yw'r ail genhedlaeth, er bod Southern Company yn adeiladu adweithyddion trydedd genhedlaeth a ddatblygwyd gan Westinghouse. Yr adweithyddion modiwlaidd bach yw'r bedwaredd genhedlaeth, gan gynhyrchu mwy o drydan am lai o gost. Bydd y drydedd a'r bedwaredd genhedlaeth yn cau i ffwrdd yn awtomatig yn ystod argyfwng.

“Mae technoleg niwclear fodiwlaidd fach uwch yn mynd i fod yn arf hanfodol ar gyfer llwybr Dow at allyriadau di-garbon a’n gallu i ysgogi twf drwy ddarparu cynhyrchion carbon isel i’n cwsmeriaid,” dywed Jim Fitterling, prif swyddog gweithredol Dow. “Mae technoleg X-energy ymhlith y rhai mwyaf datblygedig, a phan gaiff ei defnyddio bydd yn darparu pŵer a stêm carbon isel, diogel, dibynadwy.”

Sectorau Anodd eu Datgarboneiddio

Ar hyn o bryd, mae 99% o gynhyrchiant hydrogen y byd wedi dod o danwydd ffosil. Yr enw ar hynny yw hydrogen llwyd. Yr amcan yw cyrraedd hydrogen gwyrdd, lle mae paneli solar neu dyrbinau gwynt yn cynhyrchu trydan gan ddefnyddio electrolyzer. Ond gall y gwres a'r trydan o ynni niwclear hefyd hollti'r moleciwl dŵr i gynhyrchu hydrogen - a ddefnyddir i fireinio olew, cynhyrchu dur, neu wneud cemegau.

Mae proses o'r fath yn rhydd o allyriadau ac mae dirfawr ei hangen. Yn ôl y Asiantaeth Diogelu'r Amgylchedd yr UD, roedd pŵer trydan yn achosi 25% o allyriadau nwyon tŷ gwydr byd-eang, tra bod gweithrediadau diwydiannol yn cyfrif am 24%. Roedd trafnidiaeth yn cyfrif am 27%, i gyd yn 2020.

Gall ynni niwclear hefyd ddihalwyno dŵr môr. Yn ôl yr Asiantaeth Ynni Atomig Rhyngwladol, mae 40 miliwn metr ciwbig o gyflenwadau dŵr yfed yn cael eu cynhyrchu bob dydd - yn bennaf yn y Dwyrain Canol a Gogledd Affrica, gan ddefnyddio tanwyddau ffosil i dynnu'r stêm neu'r trydan i hwyluso'r broses. Ond mae'n nodi bod gweithfeydd ynni niwclear a dihalwyno yn cyfuno yn Japan a Kazakhstan, lle mae cyfleusterau masnachol wedi bod yn gweithredu ers y 1970au.

“Os oes gennym ni ddiddordeb mewn ynni glân, meddyliwch am yr holl ffynonellau tanwydd sydd gennym,” meddai Gwyn y gynghrair. “Mae cynhyrchu trydan tua 25% o’n hallyriadau. Gall niwclear fynd i'r afael â'r sectorau diwydiannol anodd eu datgarboneiddio. Mae angen i weithfeydd niwclear hefyd redeg hyd eithaf eu gallu. Mae eu defnyddio ar gyfer dihalwyno a chynhyrchu hydrogen - wrth gynhyrchu trydan dibynadwy - yn synergedd da ac yn gost-effeithiol. ”

I fod yn sicr, mae yna lawer o rwystrau i'w goresgyn. Mae tanwyddau niwclear yn aml yn cael eu nodweddu ar sail eu crynodiad o isotop wraniwm penodol, U-235. Mae angen lefel cyfoethogi tanwydd o 3% -5% U-235 ar yr adweithyddion sy'n gweithredu heddiw yn yr Unol Daleithiau, a elwir yn danwyddau wraniwm cyfoethog isel. Bydd angen lefelau cyfoethogi tanwydd uwch ar lawer o adweithyddion datblygedig sy'n cael eu datblygu, rhai hyd at 20% U-235. Gelwir y tanwydd wraniwm cyfoethogi uwch hwn yn wraniwm uchel-assay, wedi'i gyfoethogi'n isel (HALEU).

Y brif her i adweithyddion datblygedig sydd angen tanwydd HALEU yw nad yw'r deunydd ar gael yn fasnachol yn yr Unol Daleithiau. Yr unig gyflenwr yw'r cwmni TENEX sy'n eiddo i'r wladwriaeth o Rwseg - nad yw'n ddymunol o dan amgylchiadau heddiw. Ond gallai cymhellion ffederal gataleiddio cynhyrchiant domestig y tanwydd a chreu cadwyn werth barhaus. Fel arall, mae Awstralia, Canada, a Kazakhstan hefyd yn ei ddarparu.

All Niwclear Disodli Glo?

Ar yr un pryd, mae'n anodd mesur y gost o adeiladu'r adweithyddion niwclear datblygedig hynny. Daw mwy o sicrwydd ar ôl i ddatblygwyr ddechrau dylunio planhigion a threuliau modelu. Ymhellach, wrth i gymdeithas brisio carbon, bydd ynni niwclear yn fwy deniadol. Ystyriwch fod GE Hitachi Nuclear Energy yn gweithio gydag Ontario Power Generation i adeiladu adweithydd bach a fydd yn dechrau yn 2024: maent yn ceisio cael eraill i roi’r un dechnoleg ar waith i leihau costau.

Mae pŵer niwclear, wrth gwrs, wedi’i wynebu ag ymwrthedd ers digwyddiad Ynys y Tair Milltir ym 1979. Ond gallai ymdrechion datgarboneiddio newid hynny—yn enwedig y rheini i helpu rhanbarthau sy’n dibynnu ar lo. Mae deddfwrfa West Virginia wedi deddfu polisïau i ganiatáu adweithyddion modiwlaidd bach i gymryd lle gweithfeydd glo sydd wedi ymddeol. Mae Indiana, Illinois, Montana, a Wyoming yn ystyried symudiadau tebyg.

Yn wir, mae Simon Irish, prif weithredwr Ynni Daearol, yn ysgrifennu y gall gweithfeydd niwclear pedwaredd cenhedlaeth ddisodli cyfleusterau glo, gan ailfywiogi’r cymunedau sydd wedi’u cynnal. Oherwydd y gall yr adweithyddion datblygedig hynny weithredu ar yr un tymereddau â boeler sy'n llosgi glo, mae'n syniad ymarferol. Ar ben hynny, mae'r uned newydd yn rhydd o allyriadau.

Mae Jigar Shah, cyfarwyddwr Swyddfa Rhaglenni Benthyciadau yr Adran Ynni, yn cymeradwyo'r syniad hwnnw, gan ddweud bod y symudiad yn ddechrau rhesymegol, oherwydd bod y seilwaith a'r cysylltiadau grid eisoes yn eu lle. Mae ei asiantaeth yn darparu $11 biliwn i helpu i ddatblygu adweithyddion modiwlaidd bach.

“Os bydd y diwydiant niwclear yn gwneud yr hyn sydd ganddo ers degawdau, fe fydd pobol yn petruso,” meddai White, gyda’r Gynghrair Arloesi Niwclear. “Nid yw wedi delio’n dda â’r cyhoedd. Mae gennym ni nawr agoriad i roi cyfle arall i niwclear oherwydd datgarboneiddio. Ond rhaid inni feithrin ymddiriedaeth gyda chymunedau ac egluro'r technolegau. Mae angen inni sicrhau eu bod yn gyfforddus ag ef. Mae angen i ni gael trwydded gymdeithasol ar gyfer ynni niwclear - fel bod pobl ei eisiau yn eu iardiau cefn.”

Efallai y bydd dadeni ynni niwclear yn digwydd o'r diwedd. Datgarboneiddio yw'r ysgogiad. Ond mae'r Deddf Lleihau Chwyddiant yn ychwanegu buddion treth a fydd yn ennyn diddordeb buddsoddwyr a benthycwyr, gan fod o fudd i gymunedau bregus a'r economi ehangach. Mae Dow yn gweld cyfle - rhagflaenydd posibl i weithgynhyrchwyr eraill.