近日,曾因严重核事故影响美国核电发展进程的核电站——三哩岛核电站,再次成为全球焦点。不久前,三哩岛核电站业主星座能源公司与微软达成重大合作协议,计划重启三哩岛核电站,为微软日益扩大的人工智能产业提供必要的电力支持。
人工智能能耗巨大,是众所周知的事情。而核电站发电功率大、输出稳定、经济性好,让众多人工智能公司将目光投向核电。可以说,人工智能与核电结缘是大势所趋。只是,美国拥有近百座核电机组,微软为何偏偏青睐已经退役的三哩岛核电站呢?
其实,这反映了美国核电的尴尬现状。
文|何方
1 不可遏制的趋势
首先,我们来了解一个冷知识。2023年,美国年发电量为4.49万亿度,中国年发电量为9.45万亿度。中国年发电量是美国的2倍多。
而人工智能的耗电巨大,曾经有人预测,“如果将10万块英伟达H00芯片部署在同一地区进行模型训练,会导致电网崩溃”。美国的电网,如果没有配套的更新,很难支持未来的人工智能能源消耗。
再说核电,美国现在依然是世界上核电站数量最多,核电发电量最大的国家。截至目前,美国依然有94台在运行核电机组,贡献了全美18.5%的发电量。
但是,美国核电的现状是,核电规模快速萎缩。一方面,美国核电机组因为到了设计寿命,不断关停,截至目前已经永久关闭了41台。其他在运行的核电机组,绝大部分都已经运行了40到50年,处于延寿运行状态。
另一方面,美国核电机组已经处于零增长状态。进入21世纪后,美国仅仅建成3台核电机组,目前没有任何在建核电项目。这意味着,未来,美国核电机组规模缩减的趋势,无法遏制。
美国历届政府都有过关于支持核电发展的政策,也制定过重振核电的计划,但总是雷声大雨点小,对于推动核电发展几乎没有效果。因此,面对巨大的能源需求,在无法扩大核电机组规模的情况下,只能打起三哩岛核电站1号机组这种已经永久关闭的核电机组的主意。
2 数量到质量的转折点
三哩岛核事故,是人类核电史上的严重事故之一,也是我国核行业从业者核安全学习的必学案例。
1979年3月28日,因控制系统设计缺陷。加上工作人员操作失误,三哩岛核电站2号机组发生堆芯熔毁事故,导致放射性物质释放,核电站周围居民被紧急疏散。所幸反应堆最后一道屏障——安全壳发挥作用,熔毁的堆芯和放射性物质几乎都被包容起来,未对环境产生影响。
三哩岛核事故打破了核电站“绝对安全”的神话,成为了美国核电发展的转折点。此后,美国核电产业急剧萎缩,核电建设能力急剧下降,乃至失去独立建造核电站的能力。
不过,三哩岛核事故后,美国开始重视人的因素对核安全的影响,逐渐形成核安全文化理念,并向世界推广,核安全管理水平也不断提升,领先世界。即将给微软供电的三哩岛核电站1号机组,在核事故后一直运行,业绩优异,成为世界各国核安全文化培训的典型正面案例。
实际上,发生核事故后,同一核电厂址内非事故机组继续运行是常态。苏联的切尔诺贝利核电站,在事故机组处理完事故后,厂址内其他机组一直正常运行到上世纪90年代。
三哩岛核电站1号机组设计寿命为40年,1974年建成后一直正常运行。2009年,其被批准延寿20年,也就是说,它可以一直运行至2034年。只是,因为美国政府不愿提供补贴,1号机组于2019年被永久关停。
三哩岛核电站业主星座能源公司多次表示,1号机组状态良好,能够在较短时间内重启。可以推测,星座能源公司一直想找一个稳定的大电力用户,重启1号机组。
3 重启的困难
核电站的特点是前期投资特别大,但是运维和燃料成本相对比较小。一般来说,核电站的设计寿命为40年,一座核电机组在前15年的运营期内,就能收回建设成本,此后就进入长达数十年的高利润期。
而且,核电站到了设计寿命,一般可以获得20年的延寿许可。美国的一些核电站,已经获得了两次延寿许可,即核电机组最终可以运行80年,这给世界核电树立了安全和经济的标杆。目前,核电设计寿命到期后延寿运行,是世界通用做法。
但是,延寿运行,是指核电站持续运行后的延寿运行。像三哩岛核电站1号机组这样,在宣布永久关闭后又重启,就没那么简单了。
正常来说,核电站一旦宣布永久关闭,就将进入退役流程。原本为电站正常运行设置的组织和管理体系将解散,代之以退役的组织和管理体系。
核电站的组织和管理体系的设置,受核安全法规的强制规定。为了满足严苛的核安全法规要求,核电站组织和管理体系成本巨大,对于受财务因素影响而关停的三哩岛1号机组,不可能在永久关闭阶段维持复杂的组织体系。
体系的瓦解意味着专业人员的流失,也意味着核电厂设备不可能像运行时得到应有的维护和保养。核电站内设计的维护和保养也有相关法规要求,大部分设备的保养周期都较短。永久关停阶段,三哩岛1号机组的设备,尤其是成本颇高的核安全设备,很难得到正常保养。
三哩岛1号机组如果重启,意味着星座能源公司要重新招聘大量的专业人员。并进行培训,还要重新向美国核管会申请启动许可,同时花费大量资金用于设备的维护和测试。
星座能源公司宣布要投入16亿美元,这相对于一座核电机组的利润,是一笔极大的投入。以美国近10年的核电站建设财务情况来看,星座能源公司几乎不可能在控制预算的情况下完成机组重启。
4 辉煌与困窘
三哩岛核电站1号机组,折射了美国核电业的困境。
美国核电产业有着辉煌的历史。美国是世界上核电规模最大的国家,也是世界上核电技术最先进的国家之一。自核电诞生以来,美国一直引领者世界核电技术的发展,同时,也一直推动着核电管理水平的提升。
核电标准上,美国发布的核安全相关法规和标准直接被IAEA(国际原子能机构)引用。成为国际推荐标准,包括我国在内的多个国家的部分核电法规,也是直接引用IAEA的相关法规。
核电技术上,美国西屋公司开发的三代核电技术AP1000,是目前世界上主流三代核电技术之一。
核电运行业绩上,美国一直在世界名列前茅。近年来,根据WANO(世界核电运营者组织)的统计,美国每年约有三分之一的机组,其WANO综合指数满分,排名世界第一。
深厚的核电发展底蕴,本应让美国继续引领世界核电发展的潮流。但近年来,即便有补贴和支持,美国的核电发展前景,却越来越暗淡。
美国核电发展困境之一,是再也回不去的基建能力。
美国西屋公司在研发出三代核电机组AP1000后,对重新引领世界核电发展信心十足。2008年,西屋公司和南加州电力公司计划在VC summer核电站新建设2座AP1000机组。但是,2017年,在花费了近90亿美元后,财务测算两座核电机组在寿命期内都不能收回成本,两台机组就此成为烂尾工程。
类似的事情持续发生,因为建设成本巨大,美国前期规划的新的核电工程全部取消,这也让美国成为世界上拥有三代核电技术的国家中,唯一没有核电新建项目的国家。
美国核电发展的困境之二,是政治对于核电的干扰。
印第安角核电站位于美国纽约州哈德逊河畔,运行业绩优异,这引起了天然气电站业主的嫉妒。美国纽约州前州长为天然气电站业主站台,多次以环保的名义,对核电站发起调查,并支持环保组织对核电站进行指控。
此后,印第安角核电站受到“杀死了数十亿水生生物”的舆论指控,纽约州电力局也一度停止向其买电。2021年4月30日,其3号机组在连续运行达753天、创造了世界上商用核电站连续运行的最长纪录后,宣布永久关闭。
一个产业的培育是艰难的,毁掉却是简单的。可以说,如果没有国家强有力的支持,核电产业很难健康发展。而当一个产业走下坡路时,其惯性之大,也非几项政令可以扭转。
栏目主编:秦红 文字编辑:宋慧 题图来源:上观题图 图片编辑:邵竞
来源:作者:瞭望智库
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