نیروگاه های هسته ای چقدر بیشتر می توانند بدهند؟

در این عصر افزایش تقاضای برق، مردم در تلاش هستند تا آخرین ذره برق را از هر نیروگاه ممکن خارج کنند.

در چند هفته گذشته، اخبار مهمی در مورد نیروگاه‌های هسته‌ای منتشر شده است که تلاش می‌کنند این کار را انجام دهند. Constellation، بزرگترین اپراتور هسته ای در ایالات متحده، اعلام کرد که قصد دارد تقریبا یک گیگاوات ظرفیت جدید را در 11 رآکتور هسته ای موجود در شش نیروگاه اضافه کند. و در 5 اکتبر، وزارت انرژی یک وام 4.2 میلیارد دلاری به Vistra برای ارتقاءهای قبلی اعلام شده در سه نیروگاه اعطا کرد.

تحت فشار قرار دادن رآکتورهای موجود برای تولید بیشتر می‌تواند به تامین سریع انرژی پاک‌تر برای مراکز داده کمک کند. اما فقط روی چه مقدار نیروی اضافی می توانیم حساب کنیم؟

ارتقاء تجهیزات در نیروگاه های هسته ای موجود می تواند به آنها اجازه دهد تا به ظرفیت بالاتری دست یابند. این فرآیند افزایش قدرت نامیده می شود. اپراتورها از دهه 1970 در ایالات متحده این کار را انجام می دهند، اما در سال های اخیر کمتر رایج شده است زیرا تقاضا برای برق کاهش یافته و گاز طبیعی ارزان قیمت باعث فشار مالی بر نیروگاه های هسته ای شده است. برخی از نیروگاه‌ها تعطیل شدند و سرمایه‌گذاری بیشتر برای تولید برق بیشتر در برخی دیگر منطقی نبود. بین سال های 2001 تا 2010، کمیسیون تنظیم مقررات هسته ای ایالات متحده بیش از 80 افزایش را تصویب کرد. بین سال های 2011 تا 2020، این تعداد 33 بود.

اما با افزایش هوش مصنوعی و رونق ناشی از آن در تقاضای برق، تغییری ایجاد شده است. ما شاهد رقابت گیاهان بسته شده مانند Palisades و Three Mile Island برای بازگشایی هستیم. و کارخانه های موجود به دنبال افزایش مجدد هستند.

برخی از افزایش ها جزئی هستند و شامل تغییرات در نقاط تنظیم ابزار یا محاسبات در کارخانه می شوند. اما تعمیرات اساسی بیشتر، که می تواند قدرت راکتور را تا 20 درصد افزایش دهد، نیاز به جایگزینی تجهیزات کارخانه دارد.

به طور کلی، افزایش‌ها شامل استفاده از سوختی است که غنی‌تر یا حجم بیشتری از سوخت تازه در راکتور هسته‌ای دارد. این به تولید بخار بیشتر کمک می کند که برای چرخاندن توربین و تولید برق استفاده می شود. برای مدیریت این انرژی اضافی، توربین ها و تجهیزات اصلی مانند پمپ ها، موتورها، ژنراتورها و ترانسفورماتورها به روز می شوند.

جدیدترین افزایشی که در ایالات متحده تصویب شد، مربوط به سه رآکتور در نیروگاه هسته ای Browns Ferry در آلاباما بود. یک پروژه 475 میلیون دلاری نشان داد که نیروگاه ظرفیت برق خود را 14 درصد بین سال‌های 2018 تا 2019 افزایش داد.

با این حال، همه چیز ممکن است به زودی شروع شود. Constellation این هفته اعلام کرد که قصد دارد بیش از 4.3 میلیارد دلار برای ارتقاء 11 راکتور هزینه کند. برق اضافی برای تامین برق حدود 700000 خانه در ایالات متحده کافی خواهد بود.

پشت این همه؟ پول فناوری بزرگ گوگل موافقت کرد که از این نیروگاه ها برق بخرد و این قرارداد 20 ساله عامل مهمی در افزایش قیمت ها بود. همانطور که جو دومینگوئز، مدیر عامل Constellation به نیویورک تایمز گفت: "اینها پروژه های سرمایه بر و نیروی کار هستند که به قیمت متفاوتی نسبت به بازار نیاز دارند."

همچنین در چند هفته گذشته، وزارت انرژی ایالات متحده به اشتراک گذاشت که بیش از 4 میلیارد دلار برای کمک به ارتقاء و نوسازی نیروگاه های هسته ای Vistra در سراسر پنسیلوانیا و اوهایو اختصاص خواهد داد. این پروژه ها 433 مگاوات ظرفیت برق اضافه خواهند کرد و متا قبلا برای خرید برق از نیروگاه ها در یک قرارداد بلندمدت قرارداد امضا کرده است.

نکته ای در مورد هزینه: بر اساس هر کیلووات، این پروژه Constellation نسبت به ساخت یک راکتور جدید هزینه کمتری دارد، اما همچنان از ساخت یک مزرعه خورشیدی جدید در مقیاس کاربردی با ذخیره انرژی یا یک نیروگاه گاز طبیعی سیکل ترکیبی گران تر است.

حتی با این هزینه بالا، به‌روزرسانی‌ها تقاضای بالایی دارند. امروزه، ناوگان هسته ای ایالات متحده تقریبا 98 گیگاوات ظرفیت کل نیرو دارد. بسته به اینکه از چه کسی بپرسید، چیزی بین سه تا هشت گیگاوات اضافی روی میز وجود دارد. بخش قابل توجهی از افزایش‌های بالقوه در ایالات متحده در حال حاضر به حساب می‌آید - NRC از قبل انتظار دارد برنامه‌ها تا سال 2032 2.4 گیگاوات برق به راکتورها اضافه کنند.

با این حال، بسیار مهم است که این برنامه ها (و کل پتانسیل افزایش در ایالات متحده) را در چشم انداز قرار دهیم. PJM، اپراتور شبکه ای که بخش عمده ای از ساحل شرقی را پوشش می دهد، انتظار دارد تا سال 2030 حدود 30 گیگاوات اوج تقاضا به دلیل هوش مصنوعی افزایش یابد.

استفاده بهینه از راکتورهای هسته‌ای موجود، در زمانی که ما به تمام توان تولید گازهای گلخانه‌ای صفر نیاز داریم، پیروزی نسبتا آسانی است. اما هنوز تقاضای زیادی وجود دارد، و اگر بخواهیم انرژی هسته‌ای بیشتری برای پاسخگویی به آن برآورده شود، در نهایت به ساخت راکتورهای جدید نیاز داریم.

این مقاله از خبرنامه آب و هوای هفتگی The Spark، MIT Technology Review است. برای دریافت آن در صندوق پستی خود هر چهارشنبه، اینجا ثبت نام کنید.